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Entsorgung von Klärschlamm als Geschäftsmodell für Stadtwerke?

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​veröffentlicht am 01. September 2020

 

Im Koalitionsvertrag zur 18. Legislaturperiode haben sich die Koalitionspartner darauf verständigt, die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken zu beenden und Phosphor sowie andere Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurückzugewinnen. Für die Betreiber von Kläranlagen ergeben sich durch die fehlenden Entsorgungswege massive Herausforderungen. In der Folge sind die Preise der Klärschlammentsorgung in den vergangenen Jahren rasant gestiegen – eine Entlastung ist nicht in Sicht. Der folgende Artikel soll einen Überblick darüber geben, wie es zu der gegenwärtigen Situation kommen konnte und wie Anlagenbetreiber und Kommunen und deren Stadtwerke künftig mit den neuen Rahmenbedingungen umgehen können.


Aktuelle Entsorgungssituation

 

Gegenwärtig fallen in Deutschland jährlich rund 1,8 Millionen Tonnen Klärschlammtrockensubstanz an. Rund 2 Drittel dieser Menge werden aktuell in Form der Co-Verbrennung beziehungsweise Monoverbrennung thermisch behandelt.1  

 

Die Co-Verbrennung erfolgt dabei in Kohlekraftwerken, Zementwerken und Abfallverbrennungsanlagen. Derzeit sind deutschlandweit 22 kommunale Monoverbrennungsanlagen in Betrieb, die zusammen eine Gesamtkapazität von rund 670.000 Tonnen Trockensubstrat pro Jahr aufweisen.

Mit 400.000 Tonnen Trockensubstrat pro Jahr stellt die Mitverbrennung in Braun- und Steinkohlekraftwerken den wesentlichen Anteil der mitverbrannten Klärschlämme dar. Im Gegensatz zu Kohle hat Klärschlamm einen relativ hohen Anteil an mineralischen Bestandteilen, was zu einer vermehrten Aschebildung führt. Daneben beeinflusst der Wassergehalt den Heizwert des Schlamms wesentlich. Während ausgefaulter Klärschlamm mit einem Wassergehalt von 50 Prozent einen Heizwert von 4.500 kJ/kg aufweist, enthält dieser in getrockneter Form 10.000 bis 12.000 kJ/kg.

 

 

Abbildung 1: Klärschlammentsorgung 1998-2016

 

Relevante Rechtsvorschriften für die Klärschlammentsorgung

 

Bei der Entsorgung von Klärschlamm gilt es eine Vielzahl an Rechtsvorschriften zu beachten. Neben dem Kreislaufwirtschaftsgesetz spielen bei der Betrachtung unter anderem die EU-Klärschlammrichtlinie, die Düngeverordnungen und das Düngegesetz sowie die Bundes-Immissionsschutzverordnung eine entscheidende Rolle. Die aktuell wohl einflussreichste Vorschrift ist die 2017 erschienene Novelle der Klärschlammverordnung.

 

Nach § 3 Klärschlammverordnung sind die Klärschlammerzeuger dazu verpflichtet, den anfallenden Klärschlamm möglichst hochwertig zu verwerten und eine Rückführung des enthaltenen Phosphors in den Wirtschaftskreislauf anzustreben.

 

Das zentrale Element stellt die Festlegung von Vorgaben zur Rückführung von Phosphor aus Klärschlamm dar. Die Pflicht zur Phosphorrückgewinnung greift ab dem 1.1.2029 für Kläranlagen mit einer genehmigten Ausbaugröße von mehr als 100.000 Einwohnerwerten (EW) und ab dem 1.1.2032 für Anlagen mit einer Ausbaugröße von mehr als 50.000 Einwohnerwerten. Diese Pflicht gilt, sobald der Phosphorgehalt im Klärschlamm einen Massenanteil von größer gleich 20 Gramm pro Kilogramm Trockenmasse oder 2 Prozent erreicht. Der Entsorgungspfad der thermischen Co-Verbrennung ohne vorherige Phosphorrückgewinnung aus der flüssigen Phase wird aufgrund des damit verbundenen hohen Aufwands weitestgehend unmöglich gemacht.

 

Anlagen kleiner 50.000 EW sind zwar nicht von der Rückgewinnungspflicht betroffen, so müssen sie allerdings, wie auch die größeren Anlagen, den Klärschlamm ab 2023 verpflichtend auf den Phosphorgehalt untersuchen. Des Weiteren ist die bodenbezogene Verwertung für Anlagen größer 100.000 EW ab 2029 und für Anlagen größer 50.000 EW ab 2032 nicht mehr zulässig.

 

 

Abbildung 2: Entsorgungs- und Verwertungswege für Klärschlamm aus Kläranlagen

 

Preisliche Entwicklung

 

Mit durchschnittlich 6,84 Euro pro Tonne Trockenmasse ist die thermische Behandlung in einer Monoverbrennungsanlage die teuerste und die stoffliche Verwertung mit durchschnittlich 4,32 Euro pro Tonne Trockenmasse die günstigste Entsorgungsmethode. Insgesamt gewinnt die Klärschlammentsorgung für die Abwasseraufbereitung zunehmend an Bedeutung. Je nach Region und Ausgangssituation sind die Preise in den vergangenen Jahren teils um mehr als 100 Prozent angestiegen.

Dabei werden die fehlenden Entsorgungswege in Folge des bodenbezogenen Ausbringungsverbots und der Pflicht zur Phosphorrückgewinnung die Situation noch weiter verschärfen. Da bereits bis Ende 2022 10 Gigawatt der aktuell 40 Gigawatt Kohlekraftwerksleistung und bis 2030 13 weitere Gigawatt vom Netz genommen werden, verschwinden zudem Co-Verbrennungsanlagen, was den Bedarf an alternativen Entsorgungswegen steigen lassen wird.

 

Handlungsoptionen für Anlagenbetreiber

 

Betroffene Anlagenbetreiber sehen sich mit einer Vielzahl an Herausforderungen konfrontiert. Um diese zu beherrschen, stehen, je nach Ausgangssituation, unterschiedlichste Möglichkeiten zur Verfügung.

Bau und Betrieb einer Monoverbrennungsanlage können zukünftig die eigene Entsorgung sichern und bei steigenden Preisen ein wirtschaftliches Geschäftsmodell entwickeln lassen. Neben den vermiedenen Entsorgungskosten des eigenen Klärschlamms erhalten Anlagenbetreiber Gebühren für die Verbrennung externer Mengen. Darüber hinaus lassen sich durch die Vermarktung der entstehenden Wärme Zusatzerlöse erzielen. Als Abnehmer sind dabei anliegende Industriebetriebe ebenso denkbar wie die Einspeisung in ein Wärmenetz. Bei einer Anlagengröße von 4 Megawatt könnten so rund 1.000 Einfamilienhaushalte mit nachhaltiger Wärme versorgt werden. Für Stadtwerke bietet sich die Chance, bereits vorhandene Wärmenetze zu dekarbonisieren oder neue Vorhaben umweltfreundlich umzusetzen. Interessant ist der Bau einer Monoverbrennungsanlage insbesondere dann, wenn bereits eine genehmigungsfähige Fläche zur Verfügung steht. Befindet sich diese nahegelegen an die Kläranlage, kann die Wärme auch dazu genutzt werden, den Klärschlamm zu trocknen.

 

Alternativ zum Bau einer Monoverbrennungsanlage ist die Errichtung einer Trocknungsanlage in Betracht zu ziehen. Da die Entsorgungskosten in Abhängigkeit des Gewichts des Klärschlamms anfallen und somit auch für den Wasseranteil gezahlt wird, rechnen sich diese meist schnell. Befinden sich im näheren Umfeld Industriebetriebe oder Biogasanlagen, kann es sinnvoll sein, die dort anfallende Abwärme zur Trocknung zu nutzen.

 

In jedem Fall sollte die Planung kommunenübergreifend erfolgen und dabei unterschiedliche Kooperationsmodelle beinhalten. Die Zusammenarbeit von Abwasserzweckverbänden und Stadtwerken wird zukünftig zunehmend an Bedeutung gewinnen.

 

Fazit

 

Bereits heute sind die hohen Auflagen zur stofflichen Verwertung und dem damit verbundenen höheren Bedarf an thermischer Behandlung spürbar. Das Ausbringungsverbot für Anlagen größer 50.000 EW, sowie die Pflicht zur Phosphorrückgewinnung werden die Problematik der Klärschlammentsorgung zukünftig massiv verstärken. Dabei ist der zu erwartende Trend je nach Bundesland und Region unterschiedlich. Während einige Länder bereits heute über eine zukunftssichere Entsorgungsstruktur verfügen, werden insbesondere Länder wie Schleswig-Holstein oder Thüringen, die  aktuell einen hohen Anteil an stofflicher Verwertung aufweisen, vor Probleme gestellt.

 

Anlagenbetreiber und Kommunen sollten sich daher möglichst frühzeitig mit den zukünftigen Auswirkungen befassen. Dabei stellt insbesondere der Bau einer Monoverbrennungsanlage eine interessante Lösung dar, zumal sich aus den stetig steigenden Entsorgungspreisen und der Nutzung der entstehenden Wärme ein interessantes Geschäftsmodell entwickeln lässt. Doch auch kleinere Maßnahmen, wie die Errichtung einer Trocknungsanlage, können langfristig für monetäre Entlastung sorgen.

 

Bezüglich konkreter Fragestellung hinsichtlich Genehmigungen, Kooperationsmodellen und der Entwicklung zukünftiger, wirtschaftlicher Geschäftsmodelle stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

 

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