Virtuelles Heizwerk Gleisdorf
THERMAFLEX DEMO PROJEKT: Kopplung der Abwasserreinigungsanlage mit der Energieversorgung
Im Rahmen von Konzeptentwicklungen (Einzeltechnologien sowie Systemlösungen) wurden zukünftige Wärmebedarfsszenarien und strategische Entwicklungspläne unter Einbeziehung aller relevanten und verfügbaren Nahwärmequellen für das Wärmenetz der Stadt Gleisdorf durchgeführt. Im Mittelpunkt steht der Regelungsansatz des „Virtuellen Heizwerks“, welcher technische Maßnahmen wie die Sektorkopplung mit der Kläranlage, die Niedertemperaturwärmenutzung durch kaskadische Wärmeversorgung und fortschrittliches Monitoring und Steuerung der zentralen und dezentralen erneuerbaren Wärmeversorgung als innovative Elemente unter einem Dach vereint.
Die Sektorkopplung mit der Kläranlage wurde als ein wesentliches Element identifiziert und ist die angestrebte Startmaßnahme für die Implementierung eines „Energy Hub“ am Standort der Kläranlage. Das Konzept liefert rund 4.320 MWh thermische Energie aus dem Abwasser (Wärmequelle für eine Wärmepumpe) und rund 864 MWh aus dem Biogas, was in Summe ca. 5.200 MWh ergibt. Das Konzept ermöglicht die vollständige Nutzung des derzeit und in Zukunft produzierten Biogases und bietet einen weiteren wichtigen positiven Effekt im Hinblick auf eine effiziente Ressourcennutzung und Kreislaufwirtschaft, da das Abfackeln von Biogas (Überschuss) vermieden wird. Somit werden durch die Sektorkopplung rund 1.368 to CO2/a eingespart. Das Konzept wird von allen relevanten Stakeholdern (Stadt Gleisdorf, Stadtwerke Gleisdorf, Abwasserverband, etc.) unterstützt und ebnet den Weg für die Integration diverser weiterer Umsetzungsschritte, die notwendig sind, um den stetig wachsenden Wärmebedarf von ca. 500 kW/a zu decken. Eine ganzheitliche Planung laufender und zukünftiger Netzerweiterungen unterstützt durch die Energieraumplanung ist ein weiteres zentrales Element des Demos. Somit basiert das neue Wärmesystem der Stadt Gleisdorf zukünftig weitgehend auf erneuerbaren Energiequellen (Biomasse, Solar, Abwärme aus Abwasser und Biogas).
Weiter wurde ein Erweiterungs- und Modernisierungskonzept für einen optimierten Betrieb der Kläranlage mittels Membrandestillation (MD) entwickelt. In einem ersten Schritt wurde eine MD-Pilotanlage zu Demonstrationszwecken Ende 2020 installiert, um wichtige Daten als Grundlage für die weitere Planung zu gewinnen. Untersucht wurden die optimalen Prozessparameter und die erreichbaren Rückgewinnungsraten von Ammoniak sowie die Stabilität und das Foulingverhalten der Module. Außerdem wurde die Qualität des gewonnenen Düngers bewertet und mögliche Vertriebswege identifiziert. Zum ersten Mal in der österreichischen Forschung konnte somit eine Pilotanlage zur selektiven Ammoniakentfernung aus dem Zentralwasser einer Kläranlage für den Langzeitbetrieb untersucht werden.
Ein neues alternatives Wärmeversorgungskonzept, welches eine kaskadische Wärmenutzung nur aus dem Rücklauf erlaubt, wurde ebenso realisiert und bei einem Mehrfamilienhaus (10 Wohnungen, Grundfläche: 1.018 m²) installiert. Die Wärmeversorgung erfolgt über eine Fußbodenheizung. Die maximal erforderliche Vorlauftemperatur von ca. 40°C kann aus dem Rücklauf sichergestellt werden. Der Warmwasserbedarf wird durch eine power2heat-Anwendung (PV und elektrische Heizung) gedeckt.
Generell führte die Umsetzung des Regelungskonzepts Virtuelles Heizwerk in Verbindung mit kontinuierlichen Optimierungsaktivitäten (basierend auf systematischer Auswertung von Betriebsdaten und Wärmeverbraucheranalysen) zu reduzierten Systemtemperaturen von derzeit 81/49°C, hat aber noch weiteres Reduktionspotenzial und erhöht die Flexibilität hinsichtlich der Sektorkopplung mit der Kläranlage. Kontinuierliche Maßnahmen (primäre und sekundäre Maßnahmen) zur Senkung der Systemtemperaturen sowie die Erweiterung des Wärmenetzes und der Wärmeversorgungskapazitäten in Kombination mit dem Netzausbau und dem Anschluss neuer Kunden werden fortlaufend durchgeführt und haben bisher zu signifikanten Reduzierungen geführt.
