15.05.2017PRESSEMITTEILUNG DES BUNDESMINISTERIUMS FÜR BILDUNG UND FORSCHUNG (BMBF)

Brennstoffzelle aus Mikroorganismen

Die Wasserwirtschaft kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Ihre Anlagen lassen sich in ein intelligentes, auf viele Standorte verteiltes Energiesystem einbinden, wie es für den Umbau der Energieversorgung erforderlich ist.

In den kommenden Jahrzehnten ist von einer weiteren Verknappung der konventionellen Energieträger und einem Anstieg der Energiekosten auszugehen. Deutschland steht in diesem Zusammenhang vor besonders anspruchsvollen Aufgaben, da im Zuge der Energiewende sowohl ein Ausstieg aus der Atomkraft als auch ein Umbau hin zu einer dezentralen und regenerativen Energieversorgung vorgesehen sind. Angesichts dieser Herausforderungen werden Energieeffizienz, regenerative Energiegewinnung und die Einbindung in ein intelligentes, dezentral organisiertes Energiemanagement auch für die Wasserwirtschaft zu immer wichtigeren Fragen. Mit der Fördermaßnahme „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft (ERWAS)“ unterstützt das BMBF angewandte und praxisorientierte Forschungsprojekte zu diesen Themen. Adressiert werden in erster Linie die Bereiche der öffentlichen Wasserversorgung und Abwasserentsorgung. Im Rahmen von ERWAS fördert das BMBF zwölf Verbundprojekte, die im zweiten Quartal 2014 starten, mit einem Fördervolumen in Höhe von 27 Millionen Euro. In den Verbundprojekten werden zum einen Lösungsansätze für einen effizienteren und sparsameren Umgang mit Energie in den Bereichen der Wasserver- und -entsorgung erarbeitet. Zum anderen werden Möglichkeiten für eine bessere Nutzung vorhandener Ressourcen zur Energieerzeugung in der Wasserwirtschaft aufgezeigt. Auch die Nutzung von Potenzialen zur Pufferung von Schwankungen der Energieversorgung spielt eine wichtige Rolle. Hier wird erforscht, inwiefern wasserwirtschaftliche Anlagen bei einem zukünftig dynamischeren Stromangebot aus regenerativen Quellen (Wind- und Solarenergie) eine ausgleichende Rolle als Energiequelle oder -verbraucher spielen können. Um diese Ziele zu erreichen, ist ein disziplinübergreifender Ansatz in Form integrierter Projekte notwendig, die eine starke Praxisorientierung aufweisen.  Damit gewährleistet ist, dass die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an den Bedürfnissen der Anwender ausgerichtet sind, werden relevante Akteure aus der Wirtschaft und von Einrichtungen der Kommunen und Länder von Anfang an als Partner in die Verbundprojekte einbezogen. Dabei hat die Beteiligung von Unternehmen, insbesondere aus dem Mittelstand, einen besonders hohen Stellenwert. Die Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Wasserwirtschaft ist aufgrund globaler Veränderungen, wie der Verknappung von fossilen Energieträgern, weltweit von entscheidender Bedeutung. Daher tragen deutsche Spitzentechnologie und in Deutschland exemplarisch umgesetzte Lösungskonzepte sowohl zu einer nachhaltigen Entwicklung als auch zu einer Stärkung der internationalen Wettbewerbsposition der deutschen Wasserwirtschaft bei.
Schlammbehandlungsanlage Dresden-Kaditz der Stadtentwässerung Dresden GmbH© Torsten Fiedler (Stadtentwässerung Dresden GmbH)
Ein neues Verfahren, das in Forschungsprojekten nun entwickelt wurde, ist beispielsweise eine Bio-Brennstoffzelle in Kläranlagen. Anders als in herkömmlichen Brennstoffzellen - die chemische Energie, meist aus Wasserstoff, in Strom umwandeln - erzeugen hier Mikroorganismen elektrische Energie direkt aus organischen Stoffen. Dadurch reinigen sie nicht nur einen Teil des Abwassers, sie wandeln auch gleichzeitig die darin enthaltene chemische Energie in Strom um.

Forschern ist es gelungen, mit der Biobrennstoffzelle eine neue Technologie für die Stromernte zu entwickeln; Laborergebnisse werden nun in einen größeren Maßstab übertragen. Die erste Pilotanlage wurde Ende 2016 in Goslar in Betrieb genommen.

Für die Abwasserbehandlung könnte dies eine Technikwende bedeuten - indem Bio-Brennstoffzellen dazu beitragen, dass die Kläranlage der Zukunft nicht nur Energie einspart, sondern überschüssigen Strom an das Energienetz liefert. Dies wird gerade an einem Standort in Darmstadt erprobt. Dort haben sich unterschiedliche Anlagen zu einem sogenannten Virtuellen Kraftwerk zusammengeschlossen. Kläranlagen könnten so zukünftig als Anbieter am Energiemarkt auftreten.

Kläranlagen sind die größten Stromverbraucher in den Kommunen. Für die Betreiber verursacht dies erhebliche Kosten, die letztlich der Gebührenzahler tragen muss. Trotz des hohen technologischen Standards in Deutschland besteht in der Wasserwirtschaft immer noch ein Energieeinsparpotenzial von bis zu 25 Prozent des Stromverbrauches.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat im Jahr 2014 ein Forschungsprogramm gestartet, um Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft zu fördern und mit 28 Millionen Euro Fördermitteln ausgestattet. Nach drei Jahren Forschung stellen die zwölf geförderten Verbundprojekte heute in Berlin ihre Ergebnisse vor, die Biobrennstoffzelle ist eines davon.

Insgesamt arbeiteten über 80 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und aus Kommunen und Ländern daran, neue Lösungen für die Wasserversorgung und Abwasserentsorgung zu finden, die Ressourcen und Energieeinsatz schont.

Weitere Informationen
https://bmbf.nawam-erwas.de/de/anmeldung-zum-workshop-mikrobielle-bz
15./16. Mai 2017, European School of Management and Technology, Berlin