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Energieautarkes Klärwerk Halle-Nord

Die beiden Faultürme des Klärwerk Halle-Nord der Halleschen Wasser und Stadtwirtschaft. (Foto: Stadtwerke Halle GmbH)

Hintergrund

Die Kläranlage in Halle-Nord ist eine der modernsten biologischen Großkläranlagen ihrer Art. Auf einer Fläche von 30 Hektar reinigt die Anlage seit 1998 das Abwasser der halleschen Bevölkerung. Durch die Erbauung im Baukastenprinzip ist die Anlage jederzeit erweiterbar. Bis zu 75.000 Kubikmeter Abwasser kann die voll ausgelastete Anlage am Tag reinigen und entfernt dabei 98 Prozent aller Schadstoffe aus dem anfallenden Wasser. Im Jahr 2021 wurden knapp 18 Millionen Kubikmeter Abwasser gereinigt und in die Vorflut der Saale entlassen. Für diesen Prozess waren 10,5 Gigawattstunden Strom notwendig.

Das Zentralklärwerk Halle-Nord ist damit der größte Energieverbraucher der Halleschen Wasserwirtschaft. Seit 1998 wird daher bereits das erzeugte Klärgas zwischengespeichert und durch Blockheizkraftwerke (BHKW) mit Hilfe des Prinzips der Kraft-Wärme-Kopplung zu Strom und Wärme umgewandelt.

Klärwerk Halle-Nord der Halleschen Wasser und Stadtwirtschaft. (Foto: Stadtwerke Halle GmbH)

Zielstellung

Die Hallesche Wasser und Stadtwirtschaft verfolgt das Ziel, die Kläranlage Halle-Nord bis zum Jahr 2026 zur Energieautarkie zu transformieren. Dabei soll der mittlere jährliche Energiebedarf mithilfe der auf dem Gelände betriebenen Anlagen gedeckt werden. Die dazu geplanten Maßnahmen werden in zwei Kategorien eingeteilt: Energieverbrauchsenkende und energieerzeugende Maßnahmen.

Bereits nach Umsetzung der ersten Teilschritte lässt sich eine erhebliche Verbesserung der energetischen Situation beobachten: Seit dem Umbau der Gebläsestation (2021) konnte der Stromverbrauch im ersten Halbjahr 2022 messbar um ca. 547.000 kWh (ca. 282 t CO2-Äquivalente) gesenkt werden. Durch Erneuerung der BHKW-Anlage auf moderne Aggregate mit hohem Wirkungsgrad (Fertigstellung 2022) lässt sich das auf der Kläranlage erzeugte Faulgas effizienter nutzen und der Stromselbstversorgungsgrad der Anlage enorm steigern.

Als weitere Maßnahmen stehen die Optimierung der Schlammfaulung für höheren Faulgasertrag, Einsatz hocheffizienter Antriebsmotoren, Ausbau erneuerbarer Energien u.v.m. in den Startlöchern. Drei Mechanismen werden angewandt:

1.   Reduzierung des relevanten Energiebedarfs: Seit dem Umbau der Gebläsestation (2021) konnte der Stromverbrauch im ersten Halbjahr 2022 bereits um rund 547.000 Kilowattstunden gesenkt werden. Weitere Reduzierung des relevanten Energiebedarfs wird durch den Einsatz energiesparender Aggregate und der Optimierung der Steuerungsprozesse generiert. Zudem soll die Schlammmenge in den Belebungsbecken auf ein Minimum abgesenkt werden, was den Luftbedarf der Gebläsestation verringert und dadurch zu Energieeinsparung führt.

2.   Schließung der Bedarfsdeckungslücke Energie: Um das Ziel der Umstellung von Fremdstrom auf Eigenstrom zu erreichen, werden am Standort Halle-Nord regenerative Energie-Bedarfslücken durch den Einsatz von Photovoltaik-Anlagen geschlossen. In Planung ist ein Photovoltaik-Faltdach, welches über den Belebungsbecken installiert wird. Dieses dient zur Eigenstromproduktion ohne zusätzlichen Flächenverzehr. Die Verteilernetze sollen entlastet und der Energiebedarf der betriebenen Anlagen gedeckt werden. Neben mehreren Tonnen CO2 (ca. 594 t) werden zusätzlich bis zu 350.000 € Betriebskosten pro Jahr eingespart.

3.   Erhöhung des Wirkungsgrades der Klärgasverstromung: Das BHKW wurde umfangreich modernisiert und damit der Wirkungsgrad der Module erhöht, wodurch aus dem erzeugten Gas effizienter elektrische Energie gewonnen wird.

Gefördert wird das Projekt vom Land Sachsen-Anhalt über die „Richtlinie über die Gewährung von Zuwendungen zur Förderung von wasserwirtschaftlichen Vorhaben (RZWas 2016)“.

Klärwerk Halle-Nord der Halleschen Wasser und Stadtwirtschaft. (Foto: Stadtwerke Halle GmbH)

Positive Effekte auf Umwelt und Klima

Insgesamt ist die Umsetzung von neun Energieeffizienzmaßnahmen bis 2026 geplant. Zwei davon sind (wie in der Kurzbeschreibung erwähnt) schon umgesetzt.

Unter Berufung auf eine im Jahr 2020 angefertigte Potenzialstudie zur Energieeffizienzsteigerung auf der Kläranlage Halle-Nord und der Datenauswertung der abgeschlossenen Maßnahmen wird der jährliche Strombedarf der Kläranlage bis 2026 um ca. 1.605.067 kWh gesenkt werden. Zeitgleich wird die Eigenstromproduktion um ca. 2.406.483 kWh/a erhöht. In Summe werden auf diese Weise 4.011.550 kWh Strom aus Fremdbezug abgelöst und durch die Verwendung erneuerbarer Energiequellen (Faulgas, Sonne) die Emission von 2.070 Tonnen CO2-Äquivalenten pro Jahr vermieden.