Mehr als gefordert

Alle bereits erwähnten energieeffizienten maschinentechnischen Anlagen müssen eingehaust und auf kurzem Weg ohne Energieverluste verbunden werden. Hierzu ist ein aufwendiger Baukörper mit entsprechender technischer Gebäudeausrüstung (Beleuchtung, Sanitär usw.) erforderlich, der der Anlage eine witterungsfeste, schallschützende, geruchsreduzierende Hülle gibt. Der bauliche Teil der Verbrennungsanlage dient nicht speziell der Energieeffizienz und wurde bei der Auflistung der beihilfefähigen Kosten nicht mit berücksichtigt.

Zur Brennstoffaufbereitung der Klärschlammverbrennung ist im ersten Schritt eine Klärschlammentwässerungsanlage erforderlich. Diese ist üblicherweise ebenerdig auf dem Gelände der Anlage installiert. Eine solche ist im Mainzer Klärwerk derzeit bereits vorhanden. Hierdurch wäre es jedoch erforderlich, den entwässerten Schlamm mit energieintensiven Dickstoffpumpen weiter zu fördern. Aus Energieeffizienzgründen wurde eine neue energieeffizientere Klärschlammentwässerungsanlage im oberen Stockwerk der Verbrennungsanlage geplant, die die alte Entwässerungsanlage ersetzt, sodass der entwässerte Schlamm ohne größere Energieaufwendung in den Schlammbunker fallen kann. Hierdurch werden ca. 1.763 MWh el/a bzw. 940 tCO2/a eingespart.

Üblicherweise wird der angelieferte entwässerte Klärschlamm mit energieintensiven Dickstoffpumpen aus dem Anlieferbunker ins Silo bzw. anschließend aus dem Silo zum Klärschlammtrockner gepumpt. In der neuen Mainzer Verbrennungsanlage ist eine energieeffizientere Lösung mit einer Greiferkrananlage geplant. Dabei werden ca. 2.624 MWh el/a bzw. 1.400 tCO2/a eingespart.

Einige der existierenden Klärschlammverbrennungsanlagen verbrennen den nicht getrockneten Klärschlamm im Wirbelschichtofen und können wegen des hohen Wassergehaltes im Klärschlamm keine autotherme Verbrennung ermöglichen. Hierzu müssen fossile Brennstoffe dem Ofen zugeführt werden. In der geplanten Anlage in Mainz sind zwei durch Abdampf der Turbine beheizte energieeffiziente Dünnschichttrockner vorgesehen, die eine dauerhafte Zuführung von fossilen Brennstoffen in den Ofen unnötig macht. Es werden ca. 952 MWh el/a an Strom und ca. 2.094 MWh th/a an Wärmeenergie bzw. zusammen 1.630 tCO2/a bei den beiden Trocknern eingespart. Weiterhin wird durch die Anschaffung bzw. das Vorhandensein des Dünnschichttrockners überhaupt erst die Auskopplung von Fernwärme für min. 2.000 Haushalte in Mainz ermöglicht. Hierbei werden ca. 36.900 MWh th/a bzw. weitere 7.450 tCO2/a eingespart.

Fast alle Klärschlammverbrennungsanlagen verbrennen den Klärschlamm in einem einstufigen Wirbelschichtofen. In Mainz wird der bis auf 45% getrocknete Klärschlamm anschließend in einem speziell entwickelten 2 stufigen, energieeffizienten Wirbelschichtofen autotherm verbrannt. Dieser ermöglicht es, energiesparendere Gebläse zu nutzen, und gleichzeitig die Emissionen an Stickoxid und Treibhausgas in Form von Lachgas ca. 16,7 tN2O/a bzw. 5.190 tCo2/a zu reduzieren.

In der geplanten Anlage wurde eine Anlagenkombination mit einem passend zum Wirbelschichtofen entwickelten energieeffizienten Hochdruckdampfkessel bestellt, der für eine Klärschlammverbrennung einen einzigartig hohen Dampfdruck sowie eine effizientere Dampfausbeute garantiert.

Dieser regenerativ erzeugte Dampf wird in einem durch die Bauart bedingten, besonders energieeffizienten Turbogenerator in elektrische Energie gewandelt. Zu 80% wird die elektrische Energie als Eigenstrom für die Verbrennungsanlage genutzt. Die 20% Überschussenergie an Strom wird als regenerative Energie an die Kläranlage Mainz abgegeben, was dort zu einer Energieneutralität führt. Im Wirbelschichtofen werden 426 MWh el/a an Strom und 1.148 MWh th/a an Wärme eingespart. Durch den Hochdruckdampfkessel und den Turbogenerator wird es erst ermöglicht, regenerativen Strom in der Größenordnung von ca. 11.480 MWh el/a zu erzeugen. Durch Ofen Kessel und Turbine werden min. 6.600 tCO2/a eingespart.

Die meisten Klärschlammverbrennungsanlagen betreiben in der Rauchgasreinigung nach dem Elektrofilter, in dem bereits mehr als 99,9 % der Asche abgeschieden wurde eine sogenannte Nasswäsche. Hierbei sind verschiedenste Nasschemikalien in Verwendung, die als belastetes Abwasser einer Kläranlage zugeführt werden und dort energieintensiv gereinigt werden müssen. In Mainz wird zukünftig das energieeffizientere quasi trockene Rauchgasreinigungsverfahren eingesetzt. Hierbei werden mind. 492 MWh el/a in der trockenen Rauchgasreinigung, so wie weitere große Mengen an Strom in der Kläranlage eingespart. Dies entspricht einer weiteren CO2 Einsparung von 260 tCO2/a.

Grundsätzlich ist besonders hervorzuheben, dass erst durch die Gesamtbetrachtung der Anlage eine CO2-Einsparunge von 2.160 tCO2/a beim Klärschlammtransport bzw. eine Erzeugung von regenerativer Fernwärme für ca. 4.000 Haushalte in Mainz ermöglicht wird.