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Leise, emissionsarme Straßenkehrmaschine für Freiburg

Die Straßenkehrmaschinen der Abfall- und Stadtreinigung Freiburg (ASF) sind täglich unterwegs und halten die Stadt sauber. Die herkömmlichen, dieselbetriebenen Fahrzeuge sind aber laut und haben eine hohe CO2- und Schadstoffemission. Pro Jahr verbrauchen sie durchschnittlich 8.400 Liter Diesel. Ein Feldversuch der ASF erprobte deshalb eine vollelektrische und damit wesentlich leisere Kehrmaschine. Solche Maschinen sind bereits kommerziell erhältlich, wegen der teuren Akkus aber für die meisten Gemeinden noch nicht wirtschaftlich. Sind die höheren Anschaffungskosten jedoch gestemmt, liegen die Betriebskosten und Emissionswerte weit unter denen herkömlicher Fahrzeuge. So lassen sich mit einem einzigen Fahrzeug pro Jahr etwa 27 Tonnen CO2 einsparen.

Eine ausführliche Dokumentation und Evaluation von Energieverbrauch, Reinigungsleistung, Geräuschemission, sowie den Betriebserfahrungen begleiteten das Projekt. Die Innovationsfondsförderung half, den Mehraufwand bei der Integration innovativer Technologien in bestehende Arbeitsabläufe und Kontexte zu kompensieren, und das Projekt übertragbar zu machen. Die Freiburger Kehrmaschine dient auch anderen Städten und Kommunen als Anschauungsobjekt. Bei Erfolg können sie nach und nach dieselbetriebene mit elektrischen Straßenkehrmaschinen ersetzen. 2011 erprobte die ASF bereits in einem weiteren Innovationsfondsprojekt ein Müllauto mit diesel-elektrischem Hybridbantrieb, das weiterhin im Einsatz ist. Stadtarbeiter und Anwohner loben regelmäßig den angenehm leisen Betrieb und die niedrige Abgasemisssion.

Die Stadt Achern führt ein ähnliches Projekt mit einem elektrischem Müllsammelfahrzeug und elektrischen Geräten für die städtische Gartenpflege durch.

Vier wesentliche Erkenntnisse:

  • Die technische Funktionalität der eSKM im Innenstadtgebiet konnte bewiesen werden. alle Zielsetzungen wurden erfüllt.
  • Die Einsparungen der Betriebskosten gegenüber einer konventionellen dieselbetriebenen Staßenkehrmaschine lag im Projektzeitraum bei 82%.
  • Die CO2-Emmissionen konnten um rd. 25t/a gesenkt werden
  • Die Mitarbeiter haben die technische Umstellung positiv angenommen

Projektdaten

Projektnummer 2017-03
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger Abfallwirtschaft und Stadtreinigung Freiburg GmbH
Laufzeit Juli 2016 bis Dezember 2018
Zuschuss 107.760 €

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Einführung der Reihenfrässaat und Untersuchung der boden-physikalischen Langzeiteffekte
Dreisamtal

Pfluglose Bodenbearbeitung im Dreisamtal

Obwohl sie in Deutschland noch relativ wenig verbreitet ist, stößt die pfluglose Bodenbearbeitung bei Landwirten auf großes Interesse. Das pfluglose Verfahren greift möglichst wenig in die Ökosysteme Boden und Grundwasser ein. Damit ist es nicht nur umweltfreundlich, sondern auch weniger arbeits- und kostenintensiv. Die Methode beugt der Erosion vor und macht die Böden tragfähiger, so dass die Landwirte Dünger besser ausfahren können. Eine der verwendeten Methoden ist die Reihenfrässaat, bei der eine Fräse in einem einzigen Schritt aussäht und Dünger unter der Saat ausbringt. Ansonsten bleibt der Boden unbearbeitet. Nach erfolgreichen Parzellenversuchen testete die Freiburger Agentur für Nachhaltige Nutzung von Agrarland (ANNA) das Verfahren in der Praxis an drei Standorten im Dreisamtal. Von Januar 2004 bis Dezember 2006 untersuchte ANNA, wie sich die Bodenstruktur veränderte und wie sich Nitratwerte und Ertrag entwickelten. Gleichzeitig verbesserten die Experten die Reihenfräse, um die Aussaat effektiver zu machen. Auch die Beobachtungen und überwiegend positive Erfahrungen der Landwirte bezogen sie ein. Die Ergebnisse waren viel versprechend: Während die pfluglose Methode genauso wirtschaftlich ist, müssen die Bauern nur halb so viel Zeit investieren. Es stellte sich jedoch heraus, dass nicht nur Nützlinge, sondern auch Schädlinge von der verbesserten Bodenqualität profitieren. Deshalb verbrauchten die beteiligten Landwirte mehr Pflanzenschutzmittel als beim herkömmlichen Anbau. Gerade die Vorteile der pfluglosen Methode machen es aber auch einfacher, Unkraut zu bekämpfen: Da die Reihenfrässaat Pflanzensamen nicht mehr unterpflügt, verbleiben sie an der Oberfläche, wo die Herbizide wirken. Ohnehin waschen die Herbizide weniger ins Grundwasser aus, weil der Boden sie besser aufnimmt. Mit Feldbegehungen und Flyern bietet das Projekt interessierten Landwirten ausführliche Informationen.

Entwicklung und Bau einer Wasserkraftmaschine mit hohem Nutzungsgrad für bestehende Bauwerke im Abwasserbereich
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Innovative Wasserkraft für Kläranlagen

Abwasser zu reinigen ist energieintensiv und damit relativ teuer. Gleichzeitig bieten die rund 10.000 deutschen Kläranlagen mit ihrem komplexen Kanal- und Röhrennetz ein ungenutztes Wasserkraftpotential. Dieses blieb aber bisher aus technischen Gründen weitgehend ungenutzt, denn herkömmliche Wasserkraftanlagen eignen sich kaum für die besonderen Gegebenheiten einer Kläranlage. Dazu zählen unter anderem schwankende Abwassermengen und hohe Fallhöhen in engen Röhren von oftmals nur anderthalb Metern Durchmesser. Aufbauend auf zwei erfolgreichen Prototypen entwickelt die Ühlinger Firma Karl Kraus Maschinenbau - Umwelttechnik eine Wasserkraftanlage, die - an diese speziellen Erfordernisse angepasst - ohne bauliche Veränderungen eingebaut werden kann. Mehrere hintereinander geschaltete, oberschlächtige Wasserräder nutzen in den engen Röhren, Schächte und Kanälen die Wasserkraft optimal. Dabei ist besonders der ungestörte Wasserstrom in und zwischen den Wasserrädern ein Kernpunkt der Entwicklungen. Hergestellt aus rostfreiem Stahl, eignen sich die Wasserräder sowohl für gereinigtes als auch für Schmutzwasser. Sie sind mit besonderen Stauschildern ausgestattet, die unabhängig vom Wasserfluss immer die gleiche Staumenge halten. Kraus Maschinenbau testete ein solches System bereits auf kleinem Versuchsmaßstab und erprobt nun eine Pilotanlage in der Kläranlage Waldshut-Tiengen. Das Projekt analysierte, wie wirtschaftlich diese Anlage arbeitet und vergleichte Herstellungskosten mit den eingesparten Stromkosten, um möglichst kurze Amortisationszeiten zu erzielen. Kraus Maschinenbau rechnete mit einer Durchschnittsleistung von 2 kW pro Anlage oder einer jährlichen Stromerzeugung von ca. 16.000 kWh, da das Wasser konstant Tag und Nacht fließt. Für die ca. 10.000 deutschen Abwasserreinigungsanlagen mit ihrem etwa 540.000 Kilometer Kanalnetz bieten innovative Wasserkraftanlagen ein großes Potential, um den eigenen Strombedarf teilweise zu decken und so die Abwasserreinigung klimafreundlicher und wirtschaftlicher zu gestalten. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Das oberschlächtige Wasserrad ist bei stark schwankenden Wassermengen zwischen 1l/s und 200l/s und Fallhöhen über 1 Meter wohl die beste Lösung zur Stromerzeugung aus Abwasser. Trotz Konstruktionshilfen in Form von Formeln, Skizzen und Fachliteratur sind die praktischen Versuche insbesondere zur Verkleinerung der Geometrie der Raddurchmesser unverzichtbar. Der Innovationsfonds ist besonders für kleine Unternehmen ein einzigartiges Instrument , damit eine zukunftsweisende Idee in ein reales Projekt umgesetzt werden kann.

Neubau Metzgerei Linder in Denzlingen: Innovatives Energiekonzept zur Strom-Eigenversorgung mit Batterie-Pufferspeicher, innerbetrieblicher Lastoptimierung und Optimierung des Bezugslastgangs
Denzlingen

Optimierte Energieproduktion, -verbrauch und -speicherung in der Fleischverarbeitung

Die im Glottertal ansässige Metzgerei Linder verlagerte ihre Fleischzerlegung und -verarbeitung nach Denzlingen und nahm dies zum Anlass, den Neubau mit einer energieeffizienten Wärme- und Stromversorgung auszustatten. Ziel war es, die verschiedenen Verbraucher so zu optimieren, dass möglichst viel Strom aus der Eigenproduktion verbraucht werden kann und der Strombezug aus dem öffentlichen Netz ohne Nutzungsspitzen erfolgt. Dazu kombinierte die Metzgerei erneuerbare Energien mit einem Lastmanagementsystem, das den Verbrauch einzelner Nutzer regelt und durch einen intelligenten Stromspeicher je nach Bedarf Strom aufnimmt oder abgibt. Auf dem Dach des Neubaus erzeugen nun Solarmodule Strom, den die Metzgerei überwiegend selbst nutzt. Erzeugen die Module mehr Energie als momentan benötigt, wird diese in einem Speicher mit 100 kWh Kapazität zwischengelagert. Gleichzeitig fungiert auch die Kälteanlage des Kühlhauses als Energiespeicher. Pro Jahr spart das System etwa 584 Tonnen CO2 und insgesamt 1.761,6 MWh Primärenergie ein und kann in Zukunft auch als Pufferspeicher für das öffentliche Stromnetz dienen, wenn dort Produktionsspitzen aus erneuerbaren Energien anfallen. Die ausführliche Dokumentation der Betriebserfahrungen macht die Metzgerei Linder zu einem Vorbild für andere Betriebe in der Lebensmittelindustrie. Ein Stromspeicher mit oder ohne PV-Anlage kann durch die Betriebsweise Spitzenlast-Reduktion die Bezugslastspitze deutliche senken. Für die Einbindung der Stromspeicher als netzdienliches Element mit weiteren Einnahmemöglichkeit müssen aber schon früh (am besten bei der Auswahl der Geräte) die entsprechenden Freigaben und Voraussetzungen vorhanden sein. Der Stromspeicher im gewerblichen Umfeld vor allem in Zusammenhang mit Kältetechnik und Kühlräumen sollte vorwiegend zur Spitzenglättung eingesetzt werden (Leistungsausgleich). Die Kühltechnik wirkt dabei als mittelfristiger Speicher mit und kann bei Leistungsüberschuss in der Kälte Energie speichern. Bei steigenden Spitzenkosten und sinkenden Speicherpreisen wird die Wirtschaftlichkeit weiter steigen. Wenn bei der Planung der Anlage der Stromspeicher die Anschlussleistung dauerhaft reduzieren kann, könnten Initialkosten durch geringere Trafokosten gespart werden und die Wirtschaftlichkeit weiter erhöht werden. Die Leistungs-Messtechnik (Strom) operiert noch immer in einem sehr abgegrenzten Rahmen nur für einen Anwendungsfall. Sie ist überwiegend nicht durch mehrere Nutzer abfragbar. Hier liegt ein großes Potential an Ressourcen-Einsparung. Im vorliegenden Fall mussten zum Erreichen der Funktion einer Bezugsspitzenoptimierung neben dem Strom-Bezugszähler des Netzbetreibers ein extra Zähler mit Anbindung an das Lastmanagement und ein weiterer Zähler zur Regelung des Stromspeichers installiert werden. Damit werden 3 Zähler für die eigentlich gleiche Funktion eingesetzt. Durch Anbieten einer entsprechenden offenen Schnittstelle durch den Zählerhersteller für mehrere Nutzer müsste 1 Zähler ausreichend sein. Durch den Einsatz von Photovoltaik im Bereich der Lebensmittelindustrie mit Kühlung kann eine sehr hohe Eigenverbrauchsquote erreicht werden, da der Anstieg des Kältebedarfs bei Sommerlicher Wärme mit der Erhöhung der PVStrom-Produktion korreliert. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die PV-Anlage in Ost-West-Ausrichtung dem Tagesbedarf besser gerecht wird (Weniger Mittagsspitze bei flacherem Verlauf über den ganzen Tag). Durch die überwiegende Arbeitszeit am Morgen wäre Bedarf für einen noch größeren Ost-Anteil der PV-Ausrichtung. Bei der Firma Linder wurde im Jahr 2018 folgende Werte erreicht: Maximale Bezugslastspitze: 154,4 kW. Ohne Lastmanagement und ohne Speicher: ca. 280 kW. Ohne Photovoltaik und ohne Effiziente Technik ca. 350 kW (Standard-Betrieb). Maximale Bezugslastspitze: 154,4 kW. Ohne Lastmanagement und ohne Speicher: ca. 280 kW. Ohne Photovoltaik und ohne Effiziente Technik ca. 350 kW (Standard-Betrieb).