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Kalte Fernwärme für Steinen

In Steinen untersuchte eine Machbarkeitsstudie, ob die Abwärme der dortigen Verbandskläranlage zur Kälte- und Wärmeversorgung zweier Neubaugebiete – Alte Weberei und Gewerbegebiet an der Wiese III – nutzbar ist. Anders als beispielsweise in der Schweiz hat sich die Nutzung von Abwärme aus Abwasser in Deutschland noch nicht durchgesetzt. Insbesondere die Abwärme aus Kläranlagen bleibt noch ungenutzt. Momentan wird das warme Abwasser der Kläranlage Steinen ungenutzt in den Fluss Wiese geleitet, was dessen Ökosystem verändert. Mit circa 10-15 °C liegt die Abwassertemperatur in einem Bereich, der bisher nur sehr aufwändig als Wärme- oder Kältequelle genutzt werden kann, jedoch bei einem Trockenwetterabfluss von 7.500 Kubikmeter pro Tag aber immer noch etwa 1 MW potentielle Wärmeleistung enthält. Neben dem Model eines konventionellen Fernwärmenetzes mit zwei Leitungen für Vor- und Rücklauf, untersuchte die Studie auch ein innovatives 1-Leitersystem. Dabei durchfließt das gereinigte Abwasser zunächst einen Feinstfilter und Entkeimer bevor es direkt zu den Abnehmern geleitet wird, wo Wärmepumpen die Abwärmeenergie nutzen. Danach fließt das ausgekühlte Reinwasser über die Regenwasserkanäle in den Vorfluter, also die Wiese.

Die Studie kam zum Ergebnis, dass ein solches System rechtlich und technologisch machbar und ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Die Umsetzung liegt nun bei der Gemeinde Steinen oder anderen Interessierten.

Drei Haupterkenntnisse:

  • Die Studie zeigt einen innovativen, bisher unrealisierten Weg auf, Abwärme in einem 1-Leitersystem zu nutzen. Um Erfahrungswerte zu sammeln, ist eine Versuchsanlage notwendig.
  • Die Frage, ob sich ein Biofilm im Leitungssystem und auf den Wärmepumpen bildet, und inwieweit dieser den Reinigungs- und Wartungsaufwand beeinflusst lässt sich ohne Versuchsanlage noch nicht abschätzen.
  • Die Zeitschiene für eine Realisierung muss sehr früh in der Bauplanung ansetzen und es müssen Erfahrungen (siehe 1. und 2.) vorhanden sein.

Projektdaten

Projektnummer 2017-10
Projektart Forschung und Studien
Projektträger ratio Neue Energie GmbH
Laufzeit November 2016 bis August 2017
Zuschuss 10.000 €

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:

Energienetzmanagement dezentraler, wärmegeführter BHKW
Offenburg

Ein intelligentes Netz für BHKW

Wenn mehr und mehr dezentrale Wind-, Wasser- und Photovoltaikanlagen Strom ins Netz einspeisen, müssen Netzbetreiber flexibel reagieren, um Überlastungen oder Engpässe zu verhindern. So genannte demand-response Systeme nutzen dafür zu- und abschaltbare Elemente wie beispielsweise BHKWs. Für die Betreiber von BHKWs jedoch ist es am wirtschaftlichsten, wenn ihre Anlagen durchgehend laufen. In drei Teilprojekten entwickelte das Institut für Energiesystemtechnik der Hochschule Offenburg ein Energienetzmanagement, das beide Ziele vereint. Dazu erstellten sie ein Netzmanagement am Geflügelhof Zapf in Gengenbach. Dort stellte der Lebensmittelbetrieb in einem weiteren Innovationsfondprojekt seine Energieversorgung auf drei Holzvergasern um. Die Hochschule baute zunächst ein Messsystem auf, erfasste, wie viel Energie die Produktion überhaupt benötigt und modellierte mit Hilfe spezieller Software ein Netz, das flexibel auf Strom- und Wärmebedarf reagieren kann. Im Testbetrieb entstand so ein Modell, das die Wissenschaftler anschließend auf andere Kleinnetze anwenden können. Für die Stadt Offenburg erstellten die Wissenschaftler ein weiteres System, um das städtische Teilnetz aus fünf BHKWs und kommunalem Gebäudepool wirtschaftlich und ressourcenschonend zu betreiben. Über die bereits vorhandene Gebäudeautomation wurde gemessen, wie viel Energie aus BHKW und Netzstrom einfloss und bezogen auch Wetterprognosen und mögliche Speicher mit ein. Ziel war es, durch eine zentrale Steuerung die BHKWs möglichst ununterbrochen zu betreiben und ihre Energie im Netz optimal zu nutzen. Bei Bedarf könnten solche intelligenten Kleinnetze in Zukunft in größere Netzverbunde integriert werden ohne die lokalen Betreiber einzuschränken. Kombiniert mit den Ergebnissen aus den beiden anderen Teilprojekten entwickelte die Hochschule schließlich ein eigenes Stromnetz für Lehre und Forschung, mit verschiedenen Energiequellen sowie thermischen und chemischen Speichern. Die Hochschule baute so ihre Kompetenzen in der Systemanalyse aus und zeigt neue Wege auf, um Energienetze optimal zu betreiben. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Im Nachhinein muß das Projekt als sehr ambitiös eingestuft werden, konnte jedoch nach mehreren Verlängerungen erfolgreich abgeschlossen werden. Dabei wurde der notwendige Umfang den ein komplexes Energienetzmanagement fordert sehr deutlich. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehrere innovative Komponenten und Verfahren zum Einsatz kommen. Schritte zur Optimierung der automations- und energiemeßtechnischen Ausrüstung wurden unternommen, um Labornetze mit Schnittstellen zu versehen, die Smart Grid – Funktionen erst ermöglichen. Es zeigte sich, dass viele verfügbare Produkte langfristig nicht für den Betrieb in flexiblen Netzen geeignet sind. Den Partnern stehen nun gut ausgerüstete Reallabore zur Verfügung, um Microgrids im Sinne von Smart Grids zu vernetzen und vernetzt zu untersuchen. Mit Weiterentwicklungen bei modellbasierten Prognosen und Algorithmen wurden wichtige Schritte zur Validierung gemacht. Die Arbeit werden fortgesetzt und sind Teil aktueller Forschungsaufgaben.

Auswirkungen von Ureasehemmstoffen auf die Mikrobiologie und die Grundwasserqualität
Freiburg

Ureasehemmstoffauswirkung im Grundwasser

Entsprechend der Fassung der Düngeverordnung vom 26. Mai 2017 darf Harnstoff als Düngemittel ab dem 1. Februar 2020 zur Düngung nur noch aufgebracht werden, soweit ihm ein Ureasehemmstoff zugegeben ist oder unverzüglich, jedoch spätestens innerhalb von vier Stunden nach der Aufbringung eingearbeitet wird. Hierfür sind laut der Düngemittelverordnung vom 05. Dezember 2012 zwei Stoffe bzw. Stoffgemische zugelassen. Informationen zur Wechselwirkung mit der Mikrobiologie sowie zum Abbau- oder Verlagerungsverhalten der einzelnen Ureasehemmstoffe sind bislang nur unzureichend dokumentiert. Um diese Wissenslücke zu schließen, sollen Versuche im Feld- und Labormaßstab durchgeführt werden. Im Feld werden in zwei Wasserschutzgebieten Bodenproben von Ackerflächen entnommen, die mit Harnstoff mit und ohne Ureasehemmstoff gedüngt wurden. Diese Proben werden hinsichtlich summarischer mikrobiologischer Parameter (Kulturverfahren) und auf Ureasehemmstoffe untersucht. Parallel sollen in Lysimeterversuchen im Labor unterschiedliche Ureasehemmstoffe bei gleichen Bedingungen eingesetzt werden. Das anfallende Sickerwasser wird auf die eingesetzten Ureasehemmstoffe und die entsprechenden mikrobiologischen Parameter analysiert. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Ureasehemmstoffen und Mikrobiologie näher zu charakterisieren. Weiterhin sollen die generelle Beimischung geprüft und Empfehlungen zur Auswahl eines geeigneten Ureasehemmstoffes mit möglichst geringer Grundwassergefährdung gegeben werden. Die aussagekräftigsten Parameter zur Standorteinschätzung sollen identifiziert und daraus eine übertragbare Monitoringstrategie abgeleitet werden. Diese Betrachtungen beinhalten neben den Auswirkungen der betrachteten Ureasehemmstoffe auf die Mikrobiologie und dem Abbau der Stoffe durch Mikroorganismen auch die Bewertung einer möglichen Reduzierung klimarelevanter Gase.

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.