Stirling BHKW für Kläranlagen

Allgemeine Beschreibung für Kläranlagen

Im Zuge des Abwasserreinigungsprozesses wird durch den Prozess der anaeroben Vergärung Klärgas gewonnen. Über eine externe Verbrennung am Stirling-Motor wird aus dem Klärgas Strom und Wärme generiert.

Prozessbeschreibung Kläranlage

Die Kläranlage in Niederfrohna hat eine Kapazität von 40.000 EW und ist zu 85 % ausgelastet. Sie reinigt ihr kommunales und industrielles Abwasser biologisch nach dem SBR – Verfahren (Sequencing Batch Reactor).

Der anfallende Klärschlamm wird anaerob verwertet. Das gewonnene Klärgas weist einen Methangehalt zwischen 50 und 60 % auf. Das Klärgas wird am Standort der Kläranlage Niederfrohna in einem Stirling-BHKW für die Generierung von Strom und Wärme verwendet.

Auf dem Weg vom Gasspeicher zum Stirling-BHKW durchläuft das Klärgas lediglich einen biologischen Entschwefler sowie zwei Kondensatabscheider. Eine gezielte Klärgasreinigung in Form eines Aktivkohlefilters findet nicht statt.

Bei der Verbrennung des Klärgases entstehen sehr hohe Temperaturen in der Brennkammer, welche auf den Erhitzer des Stirling-Motors übertragen werden. Der kalt zu haltende Teil des Motors wird gleichzeitig durch das angeschlossene Heizregister gekühlt. Der nach dem Stirling-Prinzip generierte Strom von rund 35 kWel dient auf der Kläranlage zur Deckung des Eigenenergiebedarfs. 

Die Verbrennungsluft wird im Gegenstromprinzip in der Brennkammer vorgewährt, so dass die Abgase am Ausgang der Brennkammer eine mittlere Temperatur von ca. 425°C aufweisen. Ein nachgeschalteter Abgaswärmetauscher kühlt die Abgase weiter auf bis zu ca. 100°C. Die Kühlung des Stirling-Motors, der Brennkammer sowie der Abgase ermöglichen in Summe eine thermische Leistung von bis zu 120 kW.

Die Wärme wird überwiegend für den mesophil betriebenen Fermenter und darüber hinaus für die Heizung der Betriebsräume genutzt.

Die Betriebsweise des Stirling-BHKW ist auf eine Grundlastabsicherung ausgelegt. Aufgrund des guten Wirkungsgrades auch im Teillastbereich kann das Stirling-BHKW 24 Stunden am Tag und 7 Tage die Woche betrieben werden. 

Die Steuerung der Gasmenge, die Regelung der Verbrennungsluft sowie der gesamte Anlagenbetrieb erfolgen vollautomatisch. Das Stirling-BHKW ist in das Leitsystem der Gesamtanlage integriert.