Im Rahmen des GIZ-Projektes „NEXUS – Wasser, Energie, Ernährungssicherung“ wurden im September 2018 insgesamt 36 Teilnehmer*innen in einem mehrtägigen Workshop zur Solaren Bewässerung geschult. An dem in der Universidad Católica Boliviana (La Paz) stattfindenden Workshop nahmen lokale und internationale Fachkräfte, Forschende und Studierende sowie Mitglieder bolivianischer Behörden (Bsp. Ministerium für Umwelt und Wasser) und Institutionen teil. Diese Multiplikator*innen sollen die gewonnen Kenntnisse in ihre tägliche Arbeit integrieren.

Inhaltlich umfasste der Workshop die Themenfelder erneuerbare Energien, Beschreibung typischer photovoltaischer Anwendungen mit Schwerpunkt auf Landwirtschaft, Beschreibung und Charakterisierung von solarbetriebenen Wasserpumpen, Bewässerungsbedarf und -techniken, Wasserbedarf, Planung und Auslegung solarer Bewässerungssysteme, Ökonomische Evaluierung und Finanzierung solarer Bewässerungssysteme, Beschreibung und praktische Anwendung der Tool Box „Solar powered irrigation systems“ sowie praktische Anwendungen und Aufbau solarer Pump- und Bewässerungssysteme.

Der Workshop kann als Erfolg eingestuft werden. Mehr als die Hälfte der Teilnehmer*innen gab in einer Evaluierung an, die erworbenen Kenntnisse in deren Arbeitsfeld anwenden zu können und alle zeigten sich mit den Ergebnissen des Workshops zufrieden oder sehr zufrieden. Das Potential für Solare Bewässerung in Bolivien konnte als Ergebnis der Diskussion von Mitgliedern verschiedener Institutionen als sehr hoch eingestuft werden.

Der Workshop ist eine von mehreren Schulungsmaßnahmen innerhalb des GIZ-Projektes „NEXUS – Wasser, Energie, Ernährungssicherung“. Dieses Projekt mit Laufzeit von August 2017 bis Oktober 2019 umfasst neben solcherart Workshops die Entwicklung von Managementmodellen und Finanzierungskonzepte für zwei ausgewählte Pilotprojekte mit Nexus-Charakter, bzw. Integriertem Wasserresourcen Management IWRM.

AKUT ist beauftragt, Beratung zu einem Mehrzweckstaudammprojektes (Misicuni) zu leisten. Ein Wasserverteilungsplan soll die Wassernutzung zwischen landwirtschaftlicher Nutzung (Bewässerung), Trinkwasserversorgung und in der Energieproduktion balancieren.

Unter Berücksichtigung der Anpassung an den Klimawandel (z.B. Reduzierung der verfügbaren Wassermenge, erhöhter Bewässerungsbedarf) sollen Vorschläge zum Management der begrenzten Ressource Wasser mit den verschiedenen Nutzergruppen erarbeitet werden.

Dabei soll der Aufbau eines GIS-basierten Opensource-Informationssystems erfolgen, um das Wasserdargebot und die Wasserverteilung transparent darzustellen und zu gestalten.

Ein weiteres wichtiges Ziel des Projektes ist die Armutsbekämpfung. Hierzu soll Solare Bewässerung  durch Verringerung des Wasser- und Energieverbrauchs einen Beitrag leisten. Desweiteren soll Armut dadurch reduziert werden, dass durch Aufforstung und Einführung von Agroforstsystemen die Bodennutzung im oberen Bereich von Einzugsgebieten nachhaltig verbessert wird.

Foto: Gruppenaufnahme zum Abschluss des Workshops

Betriebe, die Produktions­ab­wässer in die Kanalisation einleiten (Indirekteinleiter), müssen die  Einleitbestimmungen der jeweiligen Entwässerungsbetriebe einhalten. Bei steigenden Anforderungen sind besonders ökonomische Lösungen gefragt, die zumeist den Neubau einer kompletten Abwasserreini­gungs­anlage ausschließen. So auch im Falle der Phosphatieranlage bei der Robert Bosch Automotive Steering GmbH in Berlin-Wittenau.

Die aktuellen von uns durchgeführten Ablauf­unter­suchungen bestätigen die vorgenommene technische Anpassung und Optimierung einer chemisch-physikalischen Abwasser­behand­lungs­anlage. Die gemessenen Gesamt-Phosphat-Werte im Ablauf der Reinigungs­anlage nach dem Umbau unterschritten die neuen Grenzwerte für Einleitung in das Kanalnetz der Berliner-Wasserbetriebe (BWB) um bis zu 90 Prozent.

Die Ablaufgrenzwerte für Gesamt-Phosphat waren von den BWB im Vorfeld auf 50 mg/l herabgesetzt wurden.

Die Robert Bosch Automotive Steering GmbH hat sich zur sicheren Einhaltung des herabgesetzten Einleitungs­grenz­wertes für Phosphat für die technische Ergänzung der vorhandenen Anlage zur Entfernung von Metallionen aus dem Abwasser entschieden.

AKUT Partner hat die kosten­günstige Anpassungs-Lösung nach einer intensiven Bestandsaufnahme konzeptioniert.

Durch Umbau, technische Ergänzung und Optimierung der vorhandenen Behandlungs­anlage wird das Phosphat (jetzt zusätzlich zu den schon vorher gefällten Metallionen) im Abwasser mit automatisch dosiertem Kalk gefällt und in einer ebenfalls schon vorhandenen Kammer­filter­presse aus dem Abwasser abgetrennt.

Das ausgewählte Anlagenkonzept wurde mit einer Ausschreibung bis zur Endabnahme und Inbetrie­bnahme weiter begleitet. Die vom Auftraggeber gewünschte TÜV-Abnahme der jetzt teilautomatisch betriebenen chemisch-physikalischen Abwasseranlage bestand die Anlage ohne Nachforderungen.

Durch eine weitgehende Automatisierung der Abwasserbehandlung werden die Anlagenfahrer zeitlich entlastet und die eingesetzte elektrische Energie wird reduziert.

Die geringen Investitionskosten (im Vergleich zu einer neu zu installierenden Abwasser­behand­lungs­anlage) und die positiven Effekte auf die Betriebskosten stärken die Wirtschaftlichkeit der Phosphatieranlage in Berlin-Wittenau.

Photo: Robert Bosch Automotive Steering GmbH, Berlin – Wittenau.
Pufferbehälter für das phosphathaltige Abwasser, im Hintergrund die Kammerfilter­presse zur Abtrennung des Kalkschlamms.

Insgesamt sind die Rahmenbedingungen in Südafrika für die Verstromung von Klärgas eher schwierig. Die Vergütung der Einspeisung aus Erneuerbaren Energien wird dort auf Versteigerungen festgelegt. Dieses Vorgehen bevorzugt skalierbare Technologien, wie zum Beispiel Photovoltaik. Biogas dagegen ist beschränkt durch die Verfügbarkeit von Rohstoffen. Diese Einschränkung trifft insbesondere auf die Verstromung von Klär- und Deponiegasen zu. Auch das Alleinstellungsmerkmal von Biogas, nämlich die einfache Speicherfähigkeit des Brennstoffes und die von der Produktion unabhängige Stromerzeugung zu Spitzenzeiten, wird durch dieses Vergabeverfahren nicht gewürdigt.
Ökonomisch entscheidend sind auf dem südafrikanischen Energiemarkt allein die Ersparnisse des Eigenstromverbrauchs. Dabei sind die aktuellen Strompreise von rund 1,20 Rand/kWh (rund 0,08 €/kWh) für deutsche Verhältnisse niedrig. Allerdings hat sich der Strompreis seit 2007 vervielfacht: seinerzeit lag er bei 0,013 €/kWh. Darüber hinaus sind jährliche Preissteigerungen von 10% angekündigt.
In diesem Spannungsfeld wurde AKUT durch die Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH beauftragt, zwei Studien zur Nutzung von Klärgas für die beiden Kläranlagen Kingstonvalle und Zeekoegat zu erstellen.

Ökonomischer und ökologischer Gewinn

Vor dem aktuellen Hintergrund der Wasserknappheit in Kapstadt wird die Relevanz und Brisanz des Themas sehr deutlich. Der Mangel an Niederschlägen wird vorrangig auf den Klimawandel zurückgeführt. In den Studien werden deshalb neben ökonomischen Vorteilen auch Emissionsminderungen, hier Minderungen von Methanemissionen, als wesentlicher Vorteil identifiziert. Zurzeit wird das bei der Klärschlammfaulung entstehende Gas ohne weitere Maßnahmen in die Atmosphäre entlassen. Dies soll nun dahingehend geändert werden, dass das Gas gefasst, aufbereitet und zur Stromerzeugung genutzt wird.
In der Untersuchung wurden detaillierte Vergleiche verschiedener technischer Komponenten, Betriebsmodelle und Organisationsformen angestellt. Diese zeigen:
In beiden Klärwerken kann der ökonomische Gewinn durch die optimierte Auslastung der bereits vorhandenen Faultürme maximiert werden. Die Auslastung der Faulung soll gesteigert werden durch die Zugabe von sogenannten Co-Substraten. Dazu eignen sich entweder Faulschlämme benachbarter Klärwerke oder Abfälle aus der Agroindustrie. Letztere wurden durch die lokalen Mitarbeiter von AKUT identifiziert, so dass spezifische Modellrechnungen durchgeführt werden konnten. Dabei wurden sowohl das Biogaspotential als auch die Transportkosten berücksichtigt.
Ökonomisch sinnvoll sind demnach bereits die Varianten mit einer ausschließlichen Behandlung der klärwerkseigenen Klärschlämme. Zwar verringern sich dadurch die Investitionskosten aber aufgrund der geringeren Gasproduktion reduziert sich auch die Rentabilität.
Neben den technischen Komponenten und den verschiedenen Betriebsführungen wurden auch Betreibermodelle, vom Eigenbetrieb bis zu BOT Modellen, untersucht. Aus sechs verschiedenen Betreibermodellen wurden jeweils zwei Vorzugsvarianten ermittelt.
Die Entscheidung liegt nun im Feld der Politik. Sollen die Maßnahmen umgesetzt werden? Welche der Vorzugsvarianten erhält den Vorzug? GIZ und AKUT sind bereit, die Kommunen City of Tshwane und Mbombela weiter zu unterstützen – sowohl in der Entscheidungsfindung als auch in der technischen Umsetzung.