Energie erzeugen, Stromnetze stabil halten: Die Kläranlage der Zukunft

Kläranlagen zählen traditionell zu den größten Stromverbrauchern im kommunalen Bereich. Gleichzeitig bieten sie aber auch erhebliche Potenziale, Energie selbst zu erzeugen und wirtschaftlich unabhängiger zu werden.

Die Vision: energiepositive Klärwerke, die mehr Strom erzeugen als sie verbrauchen. Doch diese Entwicklung bringt neue Herausforderungen mit sich. Denn je komplexer die Technik, desto störanfälliger wird das Stromnetz.

Gerade die Eigenstromerzeugung durch Klärgas, PV-Anlagen und Blockheizkraftwerke (BHKW), aber auch zusätzliche Verbraucher wie Ozonanlagen oder UV-Desinfektion, moderne Sensorik und digitale Steuerungssysteme führen zu stärkeren Oberschwingungen und Netzrückwirkungen. Umso wichtiger ist es, dass die Stromqualität nicht aus dem Blick gerät. ABB bietet Lösungen für beides: mehr Energieeffizienz und bessere Netzstabilität – speziell für die Anforderungen von Kläranlagen.

Immer mehr Betreiber nutzen Klärgas zur Strom- und Wärmeerzeugung im eigenen BHKW. Auch Photovoltaik, Kleinwasserkraft und Wärmerückgewinnung tragen dazu bei, die Energiebilanz zu verbessern.

Moderne Antriebstechnik ist dabei ein zentraler Hebel. Frequenzumrichter wie der ACQ580 von ABB regeln Pumpen und Gebläse bedarfsgerecht. In Kombination mit energieeffizienten Motoren lassen sich nur durch diese Maßnahme bereits Energieeinsparungen von bis zu 40 Prozent erreichen. Noch weiter geht die Kombination mehrerer Pumpen mit intelligenter Steuerung. Bis zu acht Pumpen können über ein Netzwerk verbunden und automatisch im Verbund betrieben werden. Fällt eine Pumpe aus, übernimmt eine andere. So bleibt der Betrieb nicht nur effizient, sondern auch robust.

Besonders effizient ist der Betrieb, wenn Strom- und Wärmenutzung gemeinsam betrachtet werden. „Anlagenbetreiber, die ganzheitlich denken, Verbraucher und Erzeuger vernetzen und alle Komponenten über eine zentrale Steuerung im Blick haben, können das volle Potenzial aus ihren Prozessen herausholen“, erklärt Vaihinger. So wird in einigen Kommunen die in den Klärprozessen entstehende Abwärme bereits in Fernwärmenetze eingespeist. Zusätzliches Potenzial bietet auch die Verwertung von Klärschlamm. Sie wird in Deutschland durch die novellierte Klärschlammverordnung zu mehr Schlammverbrennungsanlagen führen, die sich neben der Phosphatrückgewinnung auch zur Stromproduktion nutzen lassen.

Was für Energie sorgt, kann das Stromnetz aber auch belasten. „Mehr Energiequellen bedeuten meist auch mehr Netzrückwirkungen“, erläutert Vaihinger. Das kann auch in der Kläranlage selbst zu Problemen führen: etwa dass Motoren nicht mehr anlaufen oder Sensoren falsche Werte liefern. Dann muss der Netzbetreiber eingreifen.

Um das zu verhindern, kommen in vielen Anlagen heute aktive Netzfilter zum Einsatz. Diese spiegeln schädliche Oberschwingungen, um sie zu neutralisieren – verbrauchen dabei aber fast genauso viel Energie wie die Störung selbst. ABB geht einen anderen Weg. „Unsere Frequenzumrichter sind in der Lage, Oberschwingungen zu reduzieren und Blindleistung zu kompensieren“, erklärt Vaihinger die Technologie der Ultra-Low Harmonic Variante der ACQ580-Umrichter. Sie basieren auf der Active Front End-Technologie und weisen einen Oberschwingungsgehalt von nur 3 Prozent auf.

Und die ABB-Frequenzumrichter für den Wasser- und Abwasserbereich enthalten noch weitere Funktionen, die speziell auf die Anforderungen kommunaler Betriebe zugeschnitten sind: von der Pumpenreinigung bis zur automatisierten Lastverteilung, von der Energieüberwachung bis zur Kommunikation mit der Leittechnik. Auch bei Verstopfungen durch Störstoffe wie Feuchttücher bieten intelligente Reinigungszyklen eine wartungsarme – und zuverlässige – Alternative zu komplexen und kostenintensiven Mazeratoren.

Zudem können alle ACQ580-Modelle über den Service Mobile Connect an die Support-Line von ABB angebunden werden, um Probleme aus der Ferne zu lösen. Die Technik ist für geschlossene Systeme ausgelegt und entspricht den hohen Sicherheitsanforderungen kommunaler Infrastrukturbetreiber.

Der Weg zur energieautarken Kläranlage bringt viele Chancen, aber auch neue Anforderungen. Wer selbst Strom erzeugt und zugleich immer mehr elektrische Verbraucher betreibt, darf die Netzqualität nicht außer Acht lassen. ABB Motion bietet dafür das passende Komplettpaket: Frequenzumrichter, Motoren, Steuerungen und Services, die speziell auf die Bedarfe der Branche zugeschnitten sind.

Kommunale Betreiber, die heute modernisieren, können doppelt profitieren: durch geringere Betriebskosten und ein stabiles Netz, das auch in Zukunft zuverlässig funktioniert.