Durchströmturbinen-Duo erzeugt Strom aus gereinigtem Abwasser in Emmen

Seit September dieses Jahres ist die Abwasserreinigungsanlage Buholz im Schweizer Emmen in der Lage, Ökostrom aus dem Gefälle des gereinigten Abwassers zu erzeugen. Zu diesem Zweck wurden zwei baugleiche Ossberger-Durchströmturbinen installiert, die auf jeweils 42 kW Leistung ausgelegt sind. Dank der robusten Bauart bewährt sich die widerstandsfähige Crossflow-Technologie auch an diesem speziellen Einsatzort. In Summe liefern beide Maschinen genug Strom, um etwa ein Viertel des gesamten Strombedarfs der neuen Reinigungsstufe in der größten Abwasserreinigungsanlage im Kanton Luzern abzudecken.

ARA Buholz in Emmen: Spurenstoffelimination und Wasserkraft clever kombiniert

Anfang 2016 trat in der Schweiz eine Änderung des Gewässerschutzgesetzes in Kraft, wonach die großen Kläranlagen verpflichtet wurden, eine spezielle Anlage zur Elimination von Spurenstoffen zu errichten. In der so genannten vierten Reinigungsstufe werden demnach Mikroverunreinigungen, wie etwa die Rückstände von Medikamenten, Kosmetika oder Pestiziden, herausgefiltert. Von dieser Vorgabe betroffen war auch die Abwasserreinigungsanlage (kurz: ARA) Buholz in Emmen im Schweizer Kanton Luzern, die im Besitz des Gemeindeverbands REAL – „Recycling, Entsorgung, Abwasser Luzern“ – ist. Sie gilt als die größte Abwasserreinigungsanlage der Zentralschweiz und hat demnach eine bedeutende Rolle in der Abwasserbehandlung der Region Luzern inne. Die ARA Buholz reinigt das Abwasser von zehn Gemeinden im Luzerner Ballungsraum und weist ein Einzugsgebiet von 200.000 Einwohnern und Einwohnerinnen auf, hinzu kommen circa 50.000 Einwohner-Einheitswerte aus Industrie und Gewerbe. Zwischen August 2023 und Juni 2025 wurde das Erweiterungsprojekt für den Ausbau um die vierte Reinigungsstufe an der ARA Buholz erfolgreich umgesetzt.

Robuste Crossflow-Technologie als Basis für zuverlässige Stromerzeugung

„Mit dem Bau der neuen Reinigungsstufe wurde auch eine hydroelektrische Nutzung des Wassers eingeplant, das nach erfolgter Reinigung immerhin einen Höhenunterschied von 4 Metern netto überwindet, bevor es in den Vorfluter Reuss gelangt“, erklärt Alexander Kleiner von der REAL Abwasser. Zu diesem Zweck sollten zwei baugleiche Durchströmturbinen des deutschen Wasserkraftspezialisten Ossberger parallel zueinander in den beiden Auslaufbecken der Kläranlage installiert werden. Warum die Betreiber auf die bewährte Crossflow-Technik des bayerischen Traditionsunternehmen setzten, liegt auf der Hand: Die Robustheit und das sehr breite Einsatzspektrum. Der Umstand, dass eine Ossberger-Durchströmturbine lediglich drei bewegliche Teile hat, steht für die Einfachheit ihres Konzepts und begründet letztlich die hohe Zuverlässigkeit der Maschine. Und dank ihres Aufbaus mit den zwei Zellen im Inneren der Turbine, die unabhängig voneinander arbeiten können, ist sie zudem hervorragend geeignet, Strom auch bei geringstem Wasserdargebot zu produzieren. Ein weiteres überzeugendes Argument für den Einsatz der Durchströmturbinen an der ARA, wo die Wassermengen starken Schwankungen unterworfen sind.

Automatisierte Turbinenregelung für schwankende Abwassermengen

„Der Aufbau der beiden Turbinen besteht im Wesentlichen aus je einem Einlaufrohr, das in den Ablauf des jeweiligen Auslaufbeckens integriert ist. An dieses Rohr ist eine Absperrklappe angeflanscht. Über ein Übergangsstück wird das Triebwasser anschließend in die Turbine geleitet“, erläutert Christian Habermann, Technischer Leiter bei Ossberger, das Grundprinzip und geht noch etwas ins Detail: „Eine Füllstandsonde im Auslaufbecken erfasst kontinuierlich den Wasserstand. Das von der Sonde erzeugte Signal steuert den Leitapparat der Turbine, der je nach Wasserstand geöffnet oder geschlossen wird. Auf diese Weise wird die durchströmende Wassermenge automatisch geregelt, sodass sich der Wasserspiegel auf dem vorgegebenen Sollwert einpendelt und konstant gehalten wird.“ Die beiden von Ossberger gelieferten Maschinen sind auf eine Netto-Fallhöhe von 4 m und eine Ausbauwassermenge von je 1.313 l/s ausgelegt. Über ein Getriebe mit der Übersetzung 1:6,733 wird die spezifische Turbinendrehzahl auf die Nenndrehzahl des Generators 1.010 U/min moduliert. Der Generator wandelt die mechanische Energie schließlich in elektrische Energie um. Beide Ossberger-Durchströmturbinen in der ARA Buholz kommen auf eine Nennleistung von jeweils 42 kW. Der gesamte Lieferumfang des bayerischen Wasserkraftspezialisten umfasste dabei die komplette Elektromechanik, angefangen von Turbine und Regler, über die Steuerung und Einspeisung, Getriebe, Generator bis hin zur Absperrklappe, der Montage und der Inbetriebnahme. Die Steuerung der Maschinen wurde dabei in die übergeordnete Leitstellensteuerung implementiert, sodass eine umfassende zentrale Kontrolle gewährleistet ist.

Kläranlage deckt rund 25 Prozent des Strombedarfs selbst

Die Inbetriebnahme der Turbinen erfolgte im September 2025 – unmittelbar nach der Inbetriebnahme der neuen Reinigungsstufe. Die Erfahrungen aus den ersten Betriebswochen beschreibt der Bereichsleiter Abwasser der REAL Alexander Kleiner durchwegs positiv: „Unsere Erfahrungen sind bislang sehr gut. Die Turbinen laufen problemlos und weitgehend störungsfrei. Heute liefern sie rund ein Viertel des Strombedarfs der neuen Reinigungsstufe.“ Das erfolgreich abgeschlossene Projekt an der ARA Buholz zeigt eindrucksvoll, dass auch an ungewöhnlichen Standorten wie einer Kläranlage effektiv hydroelektrisch Ökostrom erzeugt werden kann. Voraussetzung dafür ist nicht nur eine gewisse Offenheit im Denken, sondern natürlich auch der Einsatz von dafür geeigneter Technologie. Dass sich die robusten und zuverlässigen Durchströmturbinen von Ossberger dafür anbieten, bestätigt nicht nur der Erfolg im ARA Buholz, wie Ossberger-Gebietsverkaufsleiter Markus Sauerbeck betont: „Im Bereich der Energieerzeugung an Klärwerken ist Ossberger bereits seit Jahren erfolgreich tätig. Wir konnten zahlreiche Kläranlagen und Wasseraufbereitungsbetriebe mit unseren zuverlässigen und langlebigen Maschinensätzen ausstatten. Auch in diesem Einsatzbereich beweist sich die Durchströmturbine als effiziente und robuste Lösung.“ Die bayerischen Wasserkraftspezialisten sind in diesem Sektor weltweit aktiv und planen bereits weitere Projekte dieser Art.

Erschienen in zek HYDRO, Ausgabe 6/2025