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Energie aus warmem Abwasser

Warmes Abwasser aus Industrie und Haushalten in die Kanalisation zu leiten verschwendet Energie. Außerdem trägt es dazu bei, das Grundwasser zu erwärmen, was für die Ökosysteme problematisch ist. Deshalb ist es sinnvoll, die restliche Wärme energetisch zu nutzen. In Kombination mit einer gasbetriebenen Wärmepumpe kann ein in die Rohre eingebauter Wärmetauscher die Energie zurückgewinnen, beispielsweise um Gebäude mit Grundwärme zu versorgen. Die Energie ins Fernwärmenetz einzuspeisen oder zum Kühlen zu nutzen sind weitere Optionen.

Für Freiburg untersuchte Badenova wie effizient dieses ‚energetische Recycling’ ist. Dafür werteten sie die Daten des Freiburger Kanalnetzes aus. In Freiburg sind demnach 31 Kilometer Kanal gut und weitere 33 Kilometer eingeschränkt nutzbar. Kanalwärme eignet sich am besten für Systeme, deren Heiztemperatur nah am Wärmeangebot liegt wie beispielsweise bei Fußbodenheizungen. Weil dann viel Wärme anfällt, wenn auch der Verbrauch groß ist, liefert das Konzept kontinuierlich Energie. Gerade für Kommunen, die ohnehin erwägen, ihre Kanäle zu sanieren, lohnt es sich Wärmetauscher miteinzurechnen. Auch sonst, so das Ergebnis der Studie, müssen viele Faktoren zusammenkommen, damit es sich im Vergleich zu anderen regenerativen Energiequellen lohnt, Kanalwärme zu nutzen.

Als problematisch stellte sich heraus, dass sich im Laufe der Zeit ein isolierender Biofilm auf den Wärmetauschern ablagerte. Die jährliche Kanalreinigung entfernte ihn aber effizient.

Auch rechtliche Fragen kamen auf: Als Entsorger sind die Gemeinden Eigentümer des Abwassers und der darin enthaltenen Wärme. Auch deshalb empfiehlt die Freiburger Studie Wärmetauscher bei Kläranlagen zu nutzen. Ergänzt durch ein Projekt zum Kanalwärmepotential in Offenburg, erstellten die Experten ein Informationssystem zum Freiburger Potential.

Projektdaten

Projektnummer 2002-06
Projektart Forschung und Studien
Projektträger badenova AG & Co. KG.
Laufzeit Februar 2003 bis August 2007
Zuschuss 35.000

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:

Wärmerückgewinnung und Wasserrecycling aus Grauwasser
Offenburg

Wenn Abwasser zum Rohstoff wird

Der Durchschnittsdeutsche verbraucht 128 Liter Wasser am Tag, davon entfallen etwa 46 Liter auf die Körperpflege, also beispielsweise Baden oder Duschen. Energieintensiv erhitzt ist dieses nur leicht verschmutzte Grauwasser zu schade um ungenutzt als Abwasser in die Kanalisation zu fließen. Bisherige Wasserrecyclinganlagen nutzen aber bisher entweder nur dessen Restwärme, um damit Brauchwasser zu erhitzen oder reinigen das Grauwasser, um es beispielsweise für Waschmaschine und Toilettenspülung wieder zu verwenden. Seit 2006 entwickelte die Firma Pontos ein Gesamtsystem, das anschließend in einem Studentenwohnheim im Freiburger Stadtteil Vauban eine zweijährige Testphase durchlief. Das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe begleitete den Testbetrieb. Dabei durchläuft das warme Grauwasser einen speziellen Wärmetauscher, in dem es seine Wärme an das zu erwärmende Trinkwasser abgibt. Um das biologisch-physikalisch Wasser anschließend aufzubereiten, nutzte die Firma Pontos das System AquaCycle. Die kompakte, einfach zu bedienende Anlage filtert das Grauwasser vor und reinigt es zweifach durch Biokulturen, um es schließlich mit UV-Strahlen zu hygienisieren. Nach dem Wärmetauscher hat das Wasser noch etwa 10 Grad, was die biologischen Abbauprozesse erschwert, die bisher mit 20 bis 30 Grad abliefen. Obwohl die niedrigere Temperatur die Biokulturen weniger leistungsfähig macht, stellten die Experten fest, dass die Anlage immer noch effizient genug läuft. Wasserfiltration und Wärmerückgewinnung zu kombinieren bietet mehrere Vorteile: Weil die Bewohner weniger Trinkwasser verbrauchen und Abwasser in die Kanalisation leiten, sinkt die Wasserrechnung. Außerdem braucht die die Heizung weniger Energie um das schon vorgewärmte Trinkwasser zu erhitzen. Das Trinkwasser zu erwärmen macht bei einem Niedrigenergiehaus 40 Prozent des Energiebedarfs aus, bei einem Passivhaus sogar mehr als die Hälfte. Für das Freiburger Wohnheim sank der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung um 20 Prozent. Außerdem ersetzte das Grauwasser das Trinkwasser für die Toilettenspülung fast vollständig.

ThermCoolProfit
Freiburg

Kälte aus Wärme sinnvoll eingesetzt

Weltweit sind immer mehr Klimaanlagen im Einsatz, selbst in Mitteleuropa steigt durch die Klimaerwärmung die Nachfrage nach klimatisierten Räumen. Den Markt dominiert aber immer noch die Kompressionkältetechnik, die so viel Strom verbraucht, dass Spitzen im Stromverbrauch vermehrt auch während der heißen Monate auftreten. Dabei herrscht angesichts von den 100 Pilotanlagen, die allein in Europa nicht mit Strom sondern Wärme funktionieren, kein Mangel an neuen, umweltfreundlichen Kühltechniken. Die Verbraucher halten sie aber oft noch für nicht wirtschaftlich genug. Im Kontext steigender Strompreise, die es teuer machen konventionelle Anlagen zu betreiben, wird thermische Kühlung aber auch zu einer finanziell interessanten Alternative. Um die Vorbehalte gegenüber thermischen Anlagen weiter abzuschwächen, entwickelte die Hindenburg Consulting gemeinsam mit der Energieagentur Regio Freiburg exemplarisch Kühlkonzepte für fünf Demonstrationsobjekte. Dazu gehörten das Autohaus Ebner in Albbruck, dessen Ausstellungshalle sich im Sommer stark aufheizt oder die Firma Dentaurum aus Ispringen, in deren Werkhallen seit 120 Jahren zahntechnische Produkte entstehen. Beide hatten sich an einem Wettbewerb für die Teilnahme qualifiziert. Hierbei erprobten die Projektleiter einen Fragebogen, der auch in Zukunft dabei hilft, schnell und einfach herauszufinden, wo sich thermische Kühlanlagen lohnen. Nachdem das Konzept verschiedene Möglichkeiten durchgespielt hatte, suchten die Projektleiter die Anlage aus, die unter den jeweiligen Umständen am besten geeignet waren. Das Projekt bewies nicht nur, dass thermische Klimaanlagen wirtschaftlich sind, oft senken die neuen Anlagen auch die Betriebskosten und bewirken, dass die Besitzer im Winter weniger heizen müssen. Durch die Vielfalt der Objekte, vom Bürogebäude über eine Kellerei zur industriellen Werkshalle, hat das Projekt eine große Beispielwirkung und demonstriert, dass es sich in allen Bereichen lohnt, umweltfreundlich zu klimatisieren. Wie groß das Interesse am Projekt und an thermischer Kühltechnik ist, zeigt sich daran, dass sogar aus Spanien Bewerbungen eintrafen. Mehr Informationen auf der Homepage von ThermCoolProfit .

Interkommunaler Gebäudepool zum Energieeinsparcontracting
Lörrach, Weil am Rhein, Denzlingen

Interkommunales Energiecontracting

Obwohl es viele Vorteile bietet, erscheint Energiesparcontracting vielen Städten und Gemeinden noch zu kompliziert. Bei dieser Art des Contractings beauftragt die Kommune einen Unternehmer damit, ihre Gebäude energieeffizienter zu machen. Der Contractor übernimmt alle Kosten, organisiert die Maßnahmen und führt sie durch. Die eingesparten Energiekosten finanzieren die Sanierung. Besonders kleinere Gemeinden glauben oft, nicht genug Einsparpotential bieten zu können. Ein beispielhaftes Projekt in Lörrach, Denzlingen und Weil am Rhein zeigt neue Lösungsansätze. Anstatt ihre Liegenschaften einzeln zu sanieren, fassten die Kommunen sie zu „interkommunalen Gebäudepools“ zusammen, wobei Maßnahmen mit hohem Ertrag weniger wirtschaftliche ausglichen. In Zusammenarbeit mit der Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg (KEA) ermittelten die Städte zunächst ihren Bestand an sanierungsbedürftigen Gebäuden, um diesen anschließend in acht Gebäudepools aufgeteilt auszuschreiben. Auf diese Pools machten die Contractoren ihre Angebote, welche die Experten von KEA einer Grob- und Feinanalyse unterzogen. Zu den Einzelprojekten gehörten unter anderem Sporthallen im Gemeindeverwaltungsverband Denzlingen-Vörstetten-Reute, sowie Gewerbeschulen in Schopfheim und Lörrach, die neue Heizungssysteme benötigten. Im Ergebnis waren die einzelnen Projekte zwar zeitaufwändiger als ursprünglich veranschlagt, trotzdem beanspruchten sie insgesamt deutlich weniger Zeit als herkömmliche Einzelverfahren und entlasteten die Verwaltung. Insgesamt sparen die Kommunen 3900 Tonnen CO2 im Jahr ein. Um anderen Städten und Gemeinden beim Thema Energiesparcontracting zu helfen, entwickelte die KEA eine ausführliche Broschüre, die neben allgemeinen Empfehlungen Antworten auf die häufigsten Fragen sowie ausführliche Checklisten bietet.