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Forschung und Entwicklung

Erfahren Sie, wie sich die StEB Köln bei Forschung und Entwicklung in den Bereichen Klimaschutz, Infrastruktur, Stadtentwicklung und Abwasserreinigung engagieren. Eine Auswahl von Projekten stellen wir Ihnen auf dieser Seite vor.

Projekte für Forschung und Entwicklung

Wenn es um den Klima- und Umweltschutz geht, beteiligen sich die StEB Köln an zahlreichen Projekten als Praxispartner – in der Regel bereits während der Planungs- und Antragsphase. So können die Anforderungen aus der Forschung mit der praktischen Relevanz der Vorhaben in Einklang gebracht werden. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht der verschiedenen Projekte für eine umweltfreundliche Domstadt. Sie sind unterteilt in die Themenbereiche Klimaschutz und Klimafolgenanpassung, Überflutungsschutz und Hochwasservorsorge, Infrastruktur sowie Abwasserreinigung.

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Klimaschutz und Klimafolgenanpassung

iResilience

Wie werden Städte widerstandsfähig (resilient) gegen den Klimawandel? Um diese Frage zu beantworten, sind Köln und Dortmund eine Partnerschaft eingegangen. Zielsetzung des Projekts »iResilience« ist die modellhafte Entwicklung und Erprobung neuer Praktiken und Technologien zur kontinuierlichen Verbesserung der urbanen, klimaangepassten Resilienz.
Mit Akteuren vor Ort werden in urbanen Reallaboren innovative Lösungen für die komplexen Herausforderungen des Klimawandels und für eine nachhaltige Entwicklung erprobt. Durch dass unterschiedliche soziale Verfahren (integriertes Roadmapping, Reallabore auf Quartiersebene) und technischer Innovationen („intelligente“ (vernetzte) Stadtinfrastrukturen) kombiniert werden, soll das Projekt mit der Quartiersbevölkerung, der Stadtverwaltung und weiteren Akteuren Prozesse und Maßnahmen gestalten, die zu einer kontinuierlichen Verbesserung der Klimaresilienz beitragen.

Das Projekt ist auf drei Jahre ausgelegt und startete am 01.11.2018.

Klimawandelgerechte Metropole Köln

Was können wir dem Klimawandel entgegensetzen? In dem Projekt "Klimawandelgerechte Metropole Köln", das von dem Ministerium für Klimaschutz, Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, dem Deutschen Wetterdienst sowie den StEB Köln durchgeführt wurde, konnten wertvolle Erkenntnisse zum Kölner Klimawandel im 21. Jahrhundert gewonnen werden. Für die künftige Wärmebelastung im Sommer sowie die Zunahme von Starkregenereignissen wurden in den letzten Jahren Anpassungsstrategien entwickelt.

KlimfAb: Klimafolgeanpassung in der kommunalen Abwasserentsorgung

Der fortschreitende Klimawandel gehört zu den größten Herausforderungen, denen wir uns derzeit stellen müssen. Die Anpassung an aktuelle sowie noch zu erwartende Klimabedingungen ist eine Aufgabe, die dringlich gelöst werden muss.

Auch die Abwasserentsorger mit ihren Prozessen und Verfahren sind vom Klimawandel betroffen. Die Überlastung der Kanalisation bei Starkregenereignissen oder die hoch konzentrierten Abwässer bei längerer Trockenheit – verbunden mit einer in diesen Zeiten geringen Wasserführung der Gewässer – sind dabei die offenkundigsten Beispiele. Noch für viele weitere und nach regionalen Gegebenheiten sehr unterschiedliche klimabedingte Problemlagen müssen die Abwasserentsorger zukünftig Lösungen finden.

Die StEB Köln sind als Partner im Netzwerk der kommunalen Abwasserentsorgungsunternehmen in dem Vorhaben vertreten.

Das Verbundprojekt „Klimafolgeanpassung in der kommunalen Abwasserentsorgung" (KlimfAb) wird durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit gefördert.

Dem Ansatz „Gefahr erkannt, Gefahr gebannt“ folgend soll dafür zunächst ein auf die kommunale Abwasserreinigung spezifizierter Katalog erarbeitet werden. Inhalte sind bereits eingetretene oder noch zu erwartende Klimafolgen für die Abwasserwirtschaft samt möglicher Lösungsansätze. Darauf aufbauend wird als weiteres wichtiges Instrument eine Bewertungsmatrix für kommunale Abwasserentsorgungsunternehmen entwickelt. Mit dieser kann der Stand der Klimafolgeanpassung im eigenen Unternehmen überprüft werden.

CELSIUS-Teilprojekt: Wärmenutzung aus Abwasser

2015 haben die StEB Köln eine Wärmepotenzialkarte veröffentlicht, die einen Teil des unterirdischen Kölner Kanalnetzes zeigt. Auf dieser Karte sind nur Kanäle dargestellt, die groß genug sind, um dort einen Wärmetauscher einzubauen.
Ob die Abwassermenge für eine geplante Beheizung ausreicht, müssen Fachleute in einer individuellen Studie untersuchen. Die Potenzialkarte hilft aber dabei herauszufinden, wie weit ein Gebäude vom jeweiligen Kanal entfernt liegt. Denn über diese Distanz müssen Rohre verlegt werden, durch die das erwärmte Wasser zwischen Wärmetauscher und Wärmepumpe strömt. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurden die Potenziale zur Nutzung von Wärmeenergie aus Abwasser an den Standorten der Technischen Hochschule Köln in Deutz und Südstadt untersucht.

Weitere Informationen zur Abwasserwärmepotenzialkarte erhalten Sie hier .

CELSIUS: Wärme für Kölner Schulen und Bäder

Wie werden die großen Metropolen lebenswerter, ökologischer und zugleich wirtschaftlicher?
Im Rahmen ihrer SmartCity-Initiative hat die EU-Kommission den Städten Göteborg, London, Rotterdam, Genua und Köln unter dem Namen CELSIUS ein Projekt bewilligt, das im großen Maßstab die Entwicklung und Anwendung regenerativer Technik zur Wärme- und Kälteversorgung fördert.
In einem gemeinsamen Teilprojekt mit der RheinEnergie AG und der Technischen Hochschule Köln entwickelten die StEB Köln eine klimaschonende Nahwärmeversorgung für Schulen und Bäder auf der Basis von Abwasserwärmenutzung.
Aktuell werden vier Kölner Schulen und zwei Schulkantinen mit Wärme versorgt. Die Anwendbarkeit auf andere Gebäudekomplexe, zum Beispiel Wohn- und Bürogebäude, ist gegeben.

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Überflutungsschutz und Hochwasservorsorge

Kommunale Überflutungsvorsorge

Wie schützen wir uns vor Überflutungen durch Starkregen ? Um diese Frage zu beantworten, haben die StEB Köln mit dem Deutschen Institut für Urbanistik (difu) und der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) das Forschungsvorhaben »Kommunale Überflutungsvorsorge: Planer im Dialog« ins Leben gerufen.
Angelehnt an die Planspiel-Methode bearbeiten Vertreterinnen und Vertreter aus den Kölner Fachämtern und 15 weiteren ausgewählten Städten konkrete Aufgabenstellungen in eintägigen Werkstätten. Neben der grundlegenden Sensibilisierung für das Thema stehen der praxisorientierte Austausch zwischen den Fachressorts sowie ein modellhaftes Entwickeln von Herangehensweisen auf dem Plan der Werkstätten.

Weitere Informationen und Projektergebnisse erhalten Sie auf der entsprechenden Website des Deutschen Institutes für Urbanistik .

PLATHO: PLAnungs-Tool HOchwasserschutz

PLATHO ist ein webbasiertes Entscheidungsunterstützungstool zur Planung und Simulation von alternativen Lösungsansätzen für einen spezifischen Hochwasserverlauf.
Das Simulationstool liefert auf Basis festzulegender Rahmendaten (z.B. erwarteter Rheinpegel, vorgesehener Zeitrahmen) und Restriktionen z.B. (Geräte- und Personalverfügbarkeiten, Zeitvorgaben sowie besonderer Restriktionen) Lösungsalternativen zur operativen Umsetzung der erforderlichen oberirdischen mobilen Schutzmaßnahmen im Kölner Hochwasserschutz. PLATHO liefert über die zugrundeliegende Datenbank anwenderspezifische Reports zur passgenauen Umsetzung der erforderlichen Maßnahmen.
Eine Erweiterung zur digitalen Informationsbereitstellung für die Hochwasserschutz-Aufbaukräfte ist Teil der künftigen Ausbaustufen von PLATHO.

PLATHO erlaubt damit eine genau auf den (prognostizierten) Hochwasserverlauf abgestimmte operative Einsatzplanung. So kann durch abgepasste Folgesimulationen auf eintretende Änderungen des Hochwasserereignisses (z.B. eine Beschleunigung des Pegelanstieges) schnell reagiert und eine optimierte Einsatzplanung erzeugt werden. PLATHO bietet die Möglichkeit, Handlungsalternativen zu verifizieren (ist die Alternative unter den gegebenen Rahmenbedingungen umsetzbar?) und Handlungsoptionen für die Entscheider zu entwickeln (z.B. kann bei einem früheren Aufbaubeginn auf Nachtarbeit verzichtet werden?).

PLATHO strukturiert die Planungsabläufe und stellt den einzelnen Organisationsgruppen individuelle Informationen zur Verfügung. Die zugrundeliegende Datenbank von PLATHO ermöglicht die zentralisierte Aktualisierung von Daten.

Weitere Informationen erhalten Sie hier.

MURIEL: Multifunktionale Retentionsflächen

Wie können Stadtentwicklung und Überflutungsvorsorge kombiniert werden? In einem interdisziplinären Team aus Stadt-, Grünflächen- und Straßenplanern in Köln sowie den StEB Köln wurden konkrete Handlungsempfehlungen für zukünftige Änderungen im öffentlichen Raum erarbeitet.
Die gezielte Gestaltung und Nutzung urbaner Freiflächen als temporärer Rückhalteraum stellt dabei einen möglichen Baustein der kommunalen Überflutungsvorsorge dar.

Dabei entstand eine Arbeitshilfe, die zusammenfast, wie solche sogenannten multifunktionalen urbanen Rückhalteräume realisiert werden können und was es bei der Konzeption und Gestaltung zu beachten gilt. Das Projekt wurde von der Deutschen Umweltstiftung (DBU) gefördert.

SaferPLACES: inovative Anpassungsplanung für Überflutungsrisiken in Städten

Urbane Gebiete sind in Folge von Bodenversiegelung und der Zunahme extremer Wetterereignisse (sogenannte anthropogene Belastungen) immer häufiger von schweren Überflutungen betroffen.
Diese werden durch Starkregen, Flusshochwasser oder Sturmfluten verursacht. Da in vielen Städten das Hochwassermanagement diesen Herausforderungen nicht gewachsen ist, haben Überflutungen häufig erhebliche Verluste und hohe Schäden zur Folge.
Es besteht vielerorts Bedarf an neuen, effizienten Planungswerkzeugen sowie an Klimadienstleistungen, die erkenntnisbasierte Anpassungsplanungen in Städten unterstützen. Weiterhin müssen die verfügbaren Daten, Modelle und Werkzeuge zum Hochwasserrisikomanagement auf ein breiteres Spektrum potenzieller Nutzenden ausgedehnt werden. Anwenderinnen und Anwender müssen Zugriff auf Daten haben, um kurz- und langfristige Managemententscheidungen treffen zu können.

Das Projekt SaferPLACES zielt darauf ab, die Auswirkungen von Überflutungen in den Städten zu mindern, indem die Entscheidungsfindung durch einen web-basierten Cloud-Service zur Hochwasserrisikokartierung unterstützt wird. SaferPLACES liefert somit einen Beitrag, die Widerstandsfähigkeit von Städten gegenüber Überflutungen zu stärken sowie innovative Planungswerkzeuge für die Hochwasservorsorge zu fördern.

Köln ist neben Rimini (Italien) und Pamplona (Spanien) eine von drei Pilotstudien, in denen die neu entwickelten Modelle und Werkzeuge getestet und erprobt werden.

Das Projekt SaferPLACES wird über einen Zeitraum von drei Jahren vom EIT - Climate KIC gefördert. Zum Projektkonsortium unter der Leitung von GECOSistema zählen CMCC - Euro-Mediterranean Centre on Climate Change, GFZ - Helmoltz Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum, Sektion Hydrologie, Universität Bologna, Technische Universität Madrid und MEEO Meteorological Environmental Earth Observation.

Darüber hinaus arbeitet das SaferPLACES-Konsortium eng mit einer wachsenden Gruppe engagierter potenzieller Anwenderinnen und Anwender sowie Interessenvertreterinnen und -vertretern zusammen, darunter sind neben den StEB Köln Versicherungen, lokale Verwaltungen und Planungsbehörden sowie Versorgungsunternehmen vertreten.

Weitere Informationen sind unter www.saferplaces.co verfügbar.

Smart Data Katastrophenmanagement

Was kann die Datenanalyse zum Katastrophenschutz beitragen?

Mit der geomer GmbH, der Software AG, dem Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) und dem Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) haben die StEB Köln eine Informationsplattform entwickelt. Auf dieser können Daten unterschiedlicher Art, Größe und Herkunft eingespielt, analysiert und visualisiert werden, um ein effizientes und effektives Katastrophenmanagement zu ermöglichen.

Somit ist eine interaktive Lagekarte entstanden. Derzeit arbeitet die Hochwasserschutzzentrale der StEB Köln unter anderem mit einem Entscheidungs- und Unterstützungssystem (EUS), welches 2006 von der geomer GmbH entwickelt wurde. Es dient dazu, schnell und umfassend zu beurteilen, wie die Bevölkerung und hochwassersensible Objekte bei unterschiedlichen Pegelständen dem Hochwasser ausgesetzt sind.

Das aktuelle Projekt und seine Komponenten sollen dieses System erweitern, damit die Arbeit von Einsatz- und Krisenstäben noch besser wird.

Weitere Informationen erhalten Sie unter www.sd-kama.de .

RiskUrbMyanmar

Das transdisziplinäre, internationale Forschungsprojekt "Management multipler Risiken bei Extremereignissen in schnell wachsenden (Mega)Städten Myanmars" (RiskUrbMyanmar) befindet sich derzeit in der 18-monatigen Definitionsphase.
In dieser werden die Zusammenarbeit der myanmarischen und deutschen Partner vertieft sowie ein überregionales Forschungs- und Implementierungsnetzwerk etabliert. Wissen und Erkenntnisse aus der Definitionsphase bilden die Grundlage der darauffolgenden Forschungs- und Entwicklungsphase sowie der abschließenden Implementierungsphase. Innerhalb der Definitionsphase werden multiple Risiken in Yangon im Detail untersucht.
Ziel des Projektes sind eine umfassende Sensibilisierung und Prävention multipler Katastrophenrisiken sowie ein integratives Management von Katastrophenereignissen. Folgende Ergebnisse sollen in der Definitionsphase des Projektes erzielt werden:

  • Erstellung einer effektiven Datenbank, die auf belastbaren Forschungsdaten basiert, als Basis für den Informationsaustausch zwischen Institutionen dient und deren Zusammenarbeit erleichtert.
  • Konzipierung von Bildungs- und Aufklärungsprogrammen, um den Verlust persönlicher Dokumente im Falle von Katastrophenereignissen zu verhindern.
  • Konzipierung von Präventionsprogrammen zum Schutz der ökonomischen Basis im Falle von Katastrophenereignissen.
  • Konzipierung von Bildungs- und Aufklärungsprogrammen zur Sicherung der Grundversorgung (Zugang zu Wasser, Nahrungsmitteln, Strom und Gesundheitsversorgung).

Weitere Informationen erhalten Sie hier .

VISDOM: Scenario based Flood Management Solutions

Wie können Überflutungsszenarien möglichst schnell berechnet und visualisiert werden? Mit dem Zentrum für Virtual Reality und Visualisierung Forschungs-GmbH in Wien (VRVis), dem Institut für Computergrafik der TU Wien, der wissenschaftlichen Visualisierung-Gruppe an der ETH Zürich sowie der Österreichischen Forschungsfördergesellschaft (FFG) entwickeln die StEB Köln eine Software für vorbeugendes Handeln und effektive Gefahrenabwehr bei Hochwasser und Starkregen. Die derzeitigen Berechnungen für realistische Überflutungsszenarien sind sowohl finanziell als auch zeitlich sehr aufwendig.

Die anwenderfreundliche Software spart aber nicht nur Zeit und Kosten. Eine 3D-Visualisierung führt den Kölner Einwohnerinnen und Einwohnern die Folgen von Starkregen und Überflutungen vor Augen, um die Akzeptanz für Sanierungsmaßnahmen zu erhöhen.

Weitere Informationen finden Sie hier .

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Infrastruktur

Leistungsfähige Infrastruktur generationengerecht finanziert

Wie schaffen wir einen nachhaltigen Finanzplan für die Domstadt? Um die finanzielle Handlungsfähigkeit der Stadt Köln auch zukünftig zu sichern, haben sich die StEB Köln mit der Stadt Köln, dem Stadtwerkekonzern, dem Deutschen Institut für Urbanistik (difu) sowie dem finanzwissenschaftlichen Forschungsinstitut an der Universität zu Köln (FiFo Köln) zusammengetan. Die Koordination obliegt der Stadtkämmerei.
Das gemeinsame Projekt leitet aus zukünftigen Entwicklungstrends wie Klimaanpassungen und demografischem Wandel Handlungsempfehlungen ab. Das Vorhaben ist inhaltlich und methodisch so angelegt, dass nicht nur Köln, sondern auch andere Kommunen von den Erkenntnissen profitieren.

Weitere Informationen finden Sie hier .

VertiKKA: Vertikale KlimaKlärAnlage

In Deutschland leben bereits mehr als 74 Prozent der Bevölkerung in Städten bzw. Ballungszentren. Eine weitere Zunahme dieses Anteils ist unbestritten. Aus der hohen Siedlungsdichte ergeben sich spezifische Anforderungen an Infrastruktur und Organisation, die angesichts des bisherigen urbanen Wachstums schon heute teils kaum noch erfüllt werden können.
Zusätzliche Herausforderungen entstehen durch den Klimawandel (veränderte saisonale Niederschlagsmuster, Starkregen, städtische Überwärmung, die Verschlechterung der Luftqualität, Lärmbelastung, Biodiversitätsverlust, Flächennutzungskonkurrenz) und durch steigende Ansprüche an die Ressourcen- und Ökoeffizienz. 40 Prozent der energiebedingten Emissionen entfallen auf Wärme im Gebäudebereich.

Ausgehend von dieser Grundsituation fokussiert VertiKKA die Erforschung einer neuen Technologie und prototypische Umsetzung zur lokalen Nutzung von Abwasser (Regenwasser, Brauchwasser) bei gleichzeitiger Verbesserung des lokalen Klimas und der Wärmedämmung sowie Kühlleistung von Gebäuden.
Ziel ist die Entwicklung von wartungsarmen, selbstregelnden Grünmodulen zum Einsatz an Fassaden. Damit verbunden sind eine Vielzahl von Nutzeffekten für Ressourceneffizienz und Wasserwirtschaft im Stadtquartier.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme Ressourceneffiziente Stadtquartiere gefördert.
Die Verbundpartner des Projektes sind Björnsen Beratende Ingenieure GmbH (Verbundkoordinator), IZES gGmbH - Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme, ifak - Institut für Automation und Kommunikation e.V , PI Photovoltaik-Institut Berlin AG (PI Berlin), Stadtentwässerungsbetriebe Köln, AöR (StEB Köln), Stadt Köln – Dezernat für Soziales Integration und Umwelt, Bauhaus Universität Weimar (BUW); Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is), Institut für Mathematik/Bauphysik (IMP), TU Kaiserslautern – Fg. Sozialwissenschaften (TUK) und die TU Darmstadt – Fachgebiet Entwerfen und Freiraumplanung (TUB).

Weitere Information erhalten Sie hier .

City Insights: Die Stadt von morgen

Wie sieht die Metropole der Zukunft aus? Unter Federführung der Stadt Köln haben Fraunhofer IAO, Esri Deutschland, Professor Schaller UmweltConsult (PSU) und die StEB Köln ein Netzwerk gegründet.
Hier werden die Partner aus der Industrie und die Repräsentanten der Stadt gemeinsam über zukunftsträchtige Technologien und Konzepte für nachhaltige urbane Systeme nachdenken.

Die Kernfrage lautet: Welche technischen, organisatorischen und politischen Konzepte, Ansätze und Instrumente können die vielversprechendsten Städte von heute und morgen nutzen, um den Herausforderungen von steigendem Mobilitätsbedarf, schwindenden Ressourcen, Klimawandel und Bevölkerungswachstum zu begegnen. Darüber hinaus geht es darum, Nachhaltigkeitsdefizite an globalen state-of-the-art Lösungen zu erkennen und in Systeminnovationen zu überführen.
Die StEB Köln haben im Rahmen des Projektgebietes Mülheimer Hafen Informationen zu Starkregen- und Hochwasserüberflutungskarten bereitgestellt und die Partner unterstützt. Laufzeit des Projektes war von 2014 bis 2016.

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Abwassersammlung und -reinigung

AuRekA: Automatisiertes Reinigungssystem für begehbare Profile in kommunalen Abwassernetzen

Trotz modernster Fahrzeuge müssen begehbare Kanäle oftmals mit viel Handarbeit unter widrigen Bedingungen gereinigt werden. Das aktuelle Hochdruckreinigungsverfahren verbraucht außerdem große Mengen an Diesel, was zu entsprechenden Emissionen führt.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickeln die StEB Köln im Projekt "AuRekA" gemeinsam mit dem Institut für Bergbau und dem Institute for Software and Systems Engineering der TU Clausthal ein Konzept für ein System, das die Feststoffe im Abwasser kontinuierlich stromab transportiert, um Ablagerungen vorzubeugen.

Die eingesetzten Roboter sollen sich autonom im Kanal bewegen und zum einen die Kanäle reinigen sowie zum anderen auch eine Vielzahl an Daten liefern. So können z.B. Hindernisse gemeldet werden und Kameras einen Eindruck vom Zustand der Kanäle liefern.

Als Ergebnis konnte im Juni 2021 ein Konzept mit Machbarkeitsstudie beim Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Antrag für eine Förderungen eingereicht werden. In diesem beantragten Folgeprojekt soll die praktische Erprobung und Umsetzung der Ideen erfolgen.

AdOx Köln - Umrüstung der Kölner BIOFOR-Flockungsfilter auf Spurenstoffelimination

Wie lässt sich Abwasser noch besser reinigen?
Mit dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft der RWTH Aachen (ISA) und der Hydro-Ingenieure Planungsgesellschaft für Siedlungswasserwirtschaft mbH arbeiten die StEB Köln an einem Forschungsprojekt, um mittels Ozonung und Aktivkohlefiltration Reste nachweisbarer Schadstoffe aus dem bereits biologisch gereinigten Abwasser zu entfernen. Dies sind hauptsächlich organische Stoffe aus Chemie, Medizin, aber auch Haushaltschemikalien, die in der aquatischen Umwelt zu unerwünschten Wirkungen führen können.

2014 wurde bereits eine halbtechnische Anlage bestehend aus zwei Filtersäulen mit granulierter Aktivkohle im Klärwerk Köln-Rodenkirchen in Betrieb genommen und seit 2016 auch im Großklärwerk Köln-Stammheim eingesetzt. Nach Durchführung des großtechnischen Umbaus der Filteranlage im Klärwerk Köln-Rodenkirchen in 2016/2017 und der anschließenden Betriebsphase wurden die Untersuchungen Ende 2019 abgeschlossen. Der Abschlussbericht wird in 2021 veröffentlicht.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, unter Nutzung der vorhandenen Filteranlagen der bisherigen 3. Reinigungsstufe die ökologisch und ökonomisch sinnvollste Variante zur Spurenstoffelimination (Umrüstung zur 4. Reinigungsstufe) zu finden.

Laufzeit des Projektes:
Phase I: Voruntersuchung und Planung der Versuchsanlage (05/2012 – 12/2016),
Phase II: Bau und Betrieb der großtechnischen Versuchsanlage (11/2015 – 12/2019).

Die beiden untersuchten Verfahren sind grundsätzlich zur Spurenstoffentfernung aus dem Abwasser geeignet. Die bisherigen Versuche zeigen allerdings, dass eine ausschließende Entscheidung für die Verfahrenstechnik Aktivkohlefiltration oder Ozonbehandlung die Potenziale der Technik nicht ausschöpft. In dem seit Anfang 2021 laufenden Anschlussvorhaben "RedOxA" soll die Kombination beider Verfahren (Aktivkohle + Ozonung) in Hinblick auf eine betriebswirtschaftlich optimierte Spurenstoffelimination untersucht werden.

Nasses Einspülen granulierter Aktivkohle ins Filterbecken

RedOxA - Reduzierung Ozon-Oxidationsaufwand für Spurenstoffe in Kombination mit Aktivkohlefiltration

Mit dem Forschungsprojekt "RedOxA" erreichen die StEB Köln ein neues Level in Sachen Spurenstoffelimination im Abwasser. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie bauen sie auf den Ergebnissen des Vorprojekts "AdOx Köln" auf. In diesem wurden die Verfahren der Ozonung und Aktivkohlefiltration anhand einer Pilotanlage im Klärwerk Köln-Rodenkirchen großtechnisch untersucht.

In Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen (ISA) geht es nun darum, die Effizienz des Reinigungserfolges noch weiter zu steigern; beide Verfahren werden hierzu miteinander kombiniert.

Gegenüber den Einzelverfahren verspricht dieses Kombinationsverfahren zusätzliche wirtschaftliche Vorteile. Um für die Untersuchungen gerüstet zu sein, wurde dazu in 2020 die vorhandene Filteranlage auf der Kläranlage Köln-Rodenkirchen maschinentechnisch saniert und umgerüstet. Projektlaufzeit des vom Land NRW geförderten Projektes ist vom 1.1. bis 31.12.2021.

Diffusorgitter Ozonreaktor

Mitvergärung von Fettabfällen als regenerative Energiequelle - Co-Fermentation

Das Projekt „Co-Fermentation“ stellt eine von mehreren Maßnahmen dar, die dazu beitragen sollen, den Grad der Eigenenergieerzeugung auf den Kläranlagen zu steigern. Die Energieerzeugung basiert hierbei auf der gleichen Grundlage wie bei Biovergärungsanlagen.
Bis zu 50.000 Tonnen pro Jahr an energiereichen, biologisch abbaubaren Abfällen (z.B. Fette), auch „Co-Substrate“ genannt, können in den Faultürmen der Großkläranlage Köln-Stammheim zusammen mit dem Klärschlamm vergoren werden und das entstehende Faulgas (Biogas) anschließend in einem angegliederten Blockheizkraftwerk zur Gewinnung von Strom und Wärme herangezogen werden.
Die daraus gewonnene ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Energie soll dazu beitragen, den Eigenbedarf der StEB Köln für den Betrieb ihrer Anlagen teilweise zu decken und steht im Einklang mit der nachhaltigen und ortsnahen Nutzung der Ressource Abfall.
Zudem werden Kohlendioxid-Emissionen reduziert, indem fossile Energieträger (Erdgas) durch regenerative Energieträger (Biogas) ersetzt werden. Auf diese Weise werden jährlich ca. 900 Tonnen Kohlendioxid eingespart.

Laufzeit des Projektes:

  • Versuchsbetrieb 1: Betrieb der Anlage und technische Optimierung (12/2015 – 11/2017)
  • Versuchsbetrieb 2: Betrieb der Anlage und Untersuchung Rückbelastung (12/2017 – 12/2018)
  • Versuchsbetrieb 3: Betrieb der Anlage und Erhöhung der Annahmemenge (01/2019 - 12/2019)

Die Versuchsphasen sind abgeschlossen. Die Anlage zur Co-Fermentation befindet sich seit Januar 2020 im Regelbetrieb. Die ortsnahe Mitvergärung biologisch abbaubarer Abfälle in der GKA Stammheim hat sich unter den Aspekten der "Nachhaltigkeit" als klimarelevantes Vorzeigeprojekt der StEB Köln etabliert. Mit einer geplanten Anlagenerweiterung in 2021 sollen zukünftig noch mehr Kohlendioxid-Emissionen reduziert werden.

Unter dem Motto "Aus Co-Fermentation wird Grün-Fermentation" soll der besonders ökologisch vorteilhafte Charakter des Projekts hervorgehoben werden.

Rechengutzerkleinerung auf der Großkläranlage Köln-Stammheim

In der Großkläranlage Köln-Stammheim fallen jährlich circa 3.500 Tonnen an sogenanntem Rechengut an, welches dem ankommenden Abwasser entnommen wird und kostenpflichtig entsorgt werden muss.
Vor dem Hintergrund steigender Kosten sollte eine kostengünstigere Alternative erprobt werden, bei der das Rechengut zunächst zerkleinert wird, um es dann mit dem Überschussschlamm zu faulen und als Klärschlamm thermisch zu verwerten.

Die bisherigen Projektergebnisse zeigen, dass der notwendige Aufbereitungsgrad erreicht und das zerkleinerte Rechengut problemlos über die vorhandenen Förderanlagen der Faulung zugeführt werden kann. Bei regulär anfallenden Rechengutmengen gab es keine Beeinträchtigungen des Anlagenbetriebes.
Lediglich bei größeren Spülstößen erreichte die Anlage ihre Kapazitätsgrenzen und es traten bislang noch ungeklärte Verstopfungen auf. Die Integration der Anlage in die Prozessleittechnik und die Steuerung in der Leitwarte verliefen problemlos.

Im Rahmen des Projektes soll das Verfahren weiter optimiert werden. Eine An- und Abfahrprozedur wurde bereits programmiert, um die Anlage in einem gereinigten Zustand fahren zu können. Die genaue Beobachtung der Zerkleinerungsvorgänge und das Erkennen von Spitzenbelastungen für ein rechtzeitiges Umschalten auf andere störungsfreie Förderwege sollen Lösungen bei der Reduzierung der Verstopfungen herbeiführen. Die Ermittlung der Auswirkungen des Rechengutes auf die Entwässerbarkeit des Faulschlamms, die Zugabe des zerkleinerten Rechengutes zur Faulung und letztendlich die Auswirkungen auf die Gasausbeute sind noch anstehende Fragestellungen der kommenden Projektschritte.

Betreiberpartnerschaft mit Lviv

Wie kann der ukrainische Wasserbetreiber Lvivvodokanal seine Dienstleistungen optimieren? Und wie können seine deutschen Partner ihn dabei unterstützen? Die Antworten hierauf nutzte die deutsch-ukrainische Betreiberpartnerschaft als Basis, um einen ambitionierten Arbeitsplan zu erstellen. Dabei geht es nicht nur um technische Themen.
Ziel der Partnerschaften ist es, das Know-how deutscher Betreiber über umfängliche Beratungsleistungen zu allen Themen der Trinkwasserver- und Abwasserentsorgung verfügbar zu machen und gemeinsame Erfahrungen auszutauschen. Das Pilotvorhaben „Betreiberplattform zur Stärkung von Partnerschaften kommunaler Unternehmen weltweit“, kurz „Betreiberplattform“ wird durch das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) finanziert und ab Juli 2019 als Kooperationsprojekt der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ GmbH) und der Engagement Global (EG) mit ihrer Servicestelle Kommunen in der Einen Welt (SKEW) umgesetzt.
Die Entwicklung und Durchführung der Betreiberplattform erfolgt darüber hinaus in enger Zusammenarbeit mit dem Verband Kommunaler Unternehmen (VKU) und insbesondere mit German Water Partnership (GWP).

Die deutschen Partner (StEB Köln, Berliner Wasserbetriebe und die Stadtentwässerung Dresden als deutscher Lead Partner) haben sich zur Partnerschaft mit LMKP Lvivvodokanal aus Lviv verständigt. Der Fokus des Projekts liegt auf der Pilotierung und nachhaltigen Entwicklung der Partnerschaft auf Augenhöhe und dient bei positiver Entwicklung dem langfristigen Aufbau von Netzwerken.

Auf Basis einer Kooperationsvereinbarung im Zuge eines Zuschussvertrages wird sich die StEB Köln mit Know-how und insbesondere der Erstellung von Handlungsempfehlungen für Strukturen eines bedarfsgerechten und langfristig sicheren Anlagenmanagements am Beispiel von Klärwerken und Pumpwerken einbringen.

Die Partnerschaft stellt ein Projekt der örtlichen Entwicklungshilfe dar. Die Tätigkeit beschränkt sich auf fachlich und organisatorisch beratende bzw. unterstützende Funktionen und umfasst keine wirtschaftlichen und unternehmerischen Aktivitäten. Das Projekt ermöglicht durch den Austausch mit deutschen und internationalen Partnern die Überprüfung der StEB Köln-internen Strukturen und Prozesse für die Erfüllung der Kernaufgabe Abwasserbeseitigung in Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses.

Laufzeit des Projektes:
Juli 2019 - Mitte 2023

Weitere Informationen zur Partnerschaft finden Sie hier .

FlexStEB

Die Stabilität elektrischer Energiesysteme ist bedingt durch das Gleichgewicht von Erzeugung und Verbrauch. Aufgrund der Substitution konventioneller Kraftwerke durch erneuerbare Energien steigt die Fluktuation der Stromerzeugung und die Prognosegenauigkeit sinkt. Daraus ergibt sich ein steigender Bedarf an Flexibilitätsoptionen im System. Flexibilität bezeichnet die Veränderung von Stromeinspeisung oder Entnahme in Reaktion auf ein externes Signal mit dem Ziel, eine Dienstleistung im Energiesystem zu erbringen.
Durch eine höhere Flexibilität im Stromnetz lässt sich die weitere Integration erneuberarer Energien schneller und bezahlbar vorantreiben.

Gemeinsam mit dem Lehrstuhl der Bergischen Universität Wuppertal ermitteln die StEB Köln Flexibilitätspotentiale für das Großklärwerk Köln-Stammheim. Zunächst wird eine qualitative Bewertung der Teilprozesse mithilfe einer Quickcheck-Analyse vorgenommen. Dabei wird betrachtet, inwiefern sich der elektrische Leistungsbedarf kurzfristig steigern oder absenken lässt.
Zum Abschluss der Kurzstudie erfolgt die Simulation der Flexibilitätsvermarktung für einen geeignet erscheinenden Anlagenteil.

Die StEB Köln verfolgen das Ziel, die Prozesse CO2-neutral zu gestalten und einen aktiven Beitrag zur Anwendung innovativer Technologien und Entwicklung dezentraler Energiekonzepte zu leisten. Mit der Kurzstudie "FlexStEB" haben die StEB Köln die Möglichkeit, das Flexibilisierungspotential des Großklärwerkes Köln-Stammheim aus technischer und wirtschaftlicher Sicht zu ermitteln.

In Zukunft kann sich daraus die Chance ergeben, einen Beitrag zur Energiewende zu leisten und gleichzeitig die Kosten der Abwasserreinigung zu reduzieren.

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