Variantenanalyse von in Abwasserreinigungsanlagen integrierten Power-to-Gas Anlagen unter energetischen und exergetischen Aspekten

Abwasserreinigungsanlagen beinhalten energieintensive Reinigungsprozesse und zählen somit zu den größten Verbrauchern im kommunalen Bereich. Auf der anderen Seite produzieren Abwasserreinigungsanlagen energiereiche Rückstände wie Klärschlamm und Faulgas, welche in weiterführenden Prozessen energetisch genutzt werden können. Durch die richtige Kombination von Reinigungsprozessen, mit Technologien wie Klärschlammvergasung und Power-to-Gas, werden Synergien genutzt, um ein energetisch effizientes Gesamtsystem zu schaffen. Ziel dieser Arbeit ist daher die Analyse von drei Integrationsvarianten von Power-to-Gas Anlagen in Abwasserreinigungsanlagen anhand von Massen-, Energie- und Exergiebilanzen. Zur Berechnung der Bilanzen der Gesamtsysteme wurden Simulationsmodelle in Matlab/Simulink auf Basis thermodynamischer Grundlagen erstellt. Die Eingabeparameter für die Simulink-Modelle stammen aus einem, am Lehrstuhl für Energieverbundtechnik entwickelten, Excel-Berechnungstool für statische und quasi-dynamische Massen- und Energiebilanzen von Abwasserreinigungsanlagen. Zum tieferen Verständnis der Gesamtsystemcharakteristika wurden Abwasserreinigungsanlagen unterschiedlicher Konfigurationen in Kombination mit Power-to-Gas untersucht. Mit Hilfe dieser Daten konnten Kennliniendiagramme erstellt werden, welche eine Abschätzung der produzierten und verbrauchten Stoff- und Energiemengen erlauben. Abgerundet wird die Arbeit, durch die graphische Darstellung der Ergebnisse als Flussdiagramme in STAN2.