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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.

Projektdaten

Projektnummer 2014-02
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger Karl Kraus Maschinenbau- und Umwelttechnik
Laufzeit April 2014 bis April 2016
Zuschuss 27.750

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:

Waldhaus Freiburg
Freiburg

Informations- und Bildungszentrum zum Thema Holz

Freiburgs Selbstverständnis als grüne Stadt lässt sich auch wortwörtlich verstehen, denn die Stadtgrenzen umschließen im europäischen Vergleich besonders viele Waldflächen. Schon früh hat die Stadt begonnen, ihre Wälder nachhaltig zu bewirtschaften und diesen Ansatz aktiv nach außen zu vermitteln. Mit dem Waldhaus eröffnete das Freiburger Forstamt 2008 schließlich ein beispielhaftes Erlebnis- und Informationszentrum, das Diskussionen anstößt über die Rolle des Waldes als Naherholungsgebiet, Lebensraum und Rohstofflager. Für Schüler, Fachleute aber auch für interessierte Touristen, bietet das von einer Stiftung getragene Zentrum Ausstellungen oder Aktionstage zu Themen wie ‚Wald und Wasser’ oder ‚Waldnutzung und Holzverwendung als Beitrag zum Klimaschutz’. Das erlebnispädagogische Konzept, das die Besucher aktiv mit einbezieht, sorgt dafür, dass sie ein Bewusstsein dafür entwickeln, wie der Mensch mit dem Ökosystem Wald verbunden ist. Außerdem vernetzt das Projekt neben Forstwissenschaftlern, Förstern oder Pächtern alle Beteiligen aus Politik und Medien, die sich mit dem Thema Wald auseinandersetzen. Das Gebäude selbst demonstriert, wie vielfältig der Rohstoff Holz ist. In allen Bereichen verwendeten Handwerker und Architekten dort verschiedene Holzmaterialien, um das Waldhaus zu dämmen, zu bauen oder zu heizen. Für den mittlerweile verwirklichten Erweiterungsbau, eine Holzwerkstatt, arbeitet das Waldhaus mit Gewerbeschulen zusammen. Angeleitet von Fachlehrern erlernen Schüler mit traditionellem Werkzeug die Eigenschaften von frisch geschnittenem Holz kennen. Auch über die Grenzen hinaus knüpft das Waldhaus Kontakte zu ähnlichen Vorhaben im Elsass und ist damit Vorbild für andere Umwelt- und Bildungszentren. Mehr Informationen auf der Homepage des Waldhauses Freiburg .

Neubau Bürgerhaus Mietersheim
Lahr

Energieeffizientes Bürgerhaus Mietersheim

Als ehemals selbstständiges Dorf hat Mietersheim eine für eingemeindete Ortsteile typische Struktur. Stark befahrene Straßen führen durch den alten Ortskern, in den 1960ern und 70ern kamen neue Wohngegenden hinzu und veränderten den Charakter des alten Bauerndorfes.Mit einem kommunalen Entwicklungsplan harmonisierte die Stadt Lahr nun beide Teile und schaffte einen verkehrsberuhigten Ortskern als neues Zentrum. Teil dieses Plans war der Bau eines neuen, energieeffizienten Bürgerheims. Dafür riß die Stadt zwei alte Gebäude im Ortskern ab und errichtete das Bürgerheim, das sich mit seiner transparenten Fassade in die Architektur des Dorfplatzes einfügt. Großen Wert legte das städtische Bauamt darauf, für den Bau regionale, nachwachsende Rohstoffe zu verwenden. Verschiebbare Wände machen es nun möglich, das neue Gebäude flexibel zu nutzen. Das Konzept senkt zudem – im Vergleich zum Heizen oder Beleuchten eines einzigen, großen Raumes – die Energiekosten. Im Sommer kühlen Erdregister über ein Röhrensystem im Boden die Räume ohne dafür wie herkömmliche Klimaanlagen große Strommengen zu verbrauchen. Pro Jahr spart die Gemeinde damit etwa ein. Mietersheim ist Vorbild für andere Gemeinden, wenn es darum geht mit nachhaltigen aber bereits bewährten Technologien energieeffizient zu bauen ohne die städtischen Finanzen damit stark zu belasten. Um ihr Modell in die Öffentlichkeit zu tragen, veranstaltete die Stadt Lahr deshalb mehrere Veranstaltungen zum Thema ‚Best Practice – Energieeffizienz als Standard.

Öko-Institut im Sonnenschiff
Freiburg

Innovativer Neubau des Ökoinstituts

Obwohl Passivhäuser bei den Wohngebäuden mittlerweile etabliert sind, sind sie für Bürogebäude noch kein Standard. Dass diese energiesparende Bauweise auch dort möglich ist, zeigt das neue Ökoinstitut im Freiburger Sonnenschiff. Als erstes Freiburger Plusenergiegebäude produziert es sogar mehr Energie als es benötigt. Das vom Freiburger Architekten Rolf Disch entworfene Gebäude ist damit Aushängeschild des Ökoinstituts, das seit mehr als dreißig Jahren im Umweltschutzbereich forscht und berät. Als Teil des Sonnenschiffes in der Solarsiedlung beeindruckt der sechsstöckige Institutssitz mit einer innovativen Lüftungsanlage. Ohne dass Wärme verloren geht, versorgen spezielle, farbig verkleidete Lüftungsklappen in der Fassade die Räume mit Frischluft. Ein Wärmetauscher, das Lüften während der Nacht und das Verschatten im Sommer sorgen für die richtige Temperatur. Auch die Fassaden sind dem Standard voraus: Während die Wände von Passivhäusern normalerweise mit einer 20 bis 30 cm dicken Schicht konventioneller Dämmstoffe ausgestattet sind, hat das Ökoinstitut hocheffiziente Stahl-Vakuum-Panelle, die nur fünf cm messen. Der Neubau zeigt, dass umweltfreundliches Bauen auch bei Bürogebäuden längst keine Einschränkungen mehr mit sich bringt. Mit hochwertigen Ökobaustoffen, natürlichem Licht und angenehmem Raumklima erhöht es den Komfort sogar. Dementsprechend groß ist das Interesse von Wirtschaft, Medien, Politik und selbst ausländischen Besuchergruppen. Unter anderem mit Führungen und einem Tag der offenen Tür informiert das Institut ausführlich über sein Konzept, das leicht auf andere Bürogebäude übertragbar ist.