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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:

Gärrestaufbereitung nach ARTOR-Verfahren
Offenburg

Kombinierte Gärresttrocknung und Abgasreinigung bei Biogasanlagen

Beim Vergären von Substrat in einer Biogasanlage bleibt der sogenannte Gärrest übrig, also eine Masse, die zwar energetisch ausgelaugt aber noch voller Nährstoffe ist. Deshalb ist der Gärrest ein wertvoller Dünger, den der Anlagenbetreiber jedoch zuerst platzaufwändig in Silos lagern muss. In vielen Biogasanlagen verbrennen Blockheizkraftwerke (BHKW) das Biogas, um so Strom und Wärme zu produzieren. Um mit ihren Abgasen die Grenzwerte für Luftschadstoffe einzuhalten, benötigen die BHKW oft teure Filter und Katalysatoren, die zudem häufig ausgetauscht werden müssen. Für beides hat die Firma Artor eine innovative Lösung entwickelt. Aus dem Gärrest wird ohne vorgeschalteter Fest-Flüssig-Trennung ein flüssiges Stickstoffkonzentrat mit geringem Volumen und ein mineralienreicher Feststoffdünger gewonnen. Die Anlage besteht aus zwei Einzelkomponenten. Die Erste entfernt das Ammoniak aus dem Gärrest und konzentriert es in einem Kondensat. Dieser Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd. In der zweiten Anlagenkomponente strömt das BHKW-Abgas durch den Gärrest. Dabei reichern sich das Formaldehyd und die Stickstoffoxide aus dem Abgas im Gärrest an. Während Stickstoff und Formaldehyd in der Luft zu den Schadstoffen zählen, dienen sie im Boden den Pflanzen als Nährstoff. Das Verfahren bietet noch einen weiteren Vorteil: Durch die Hitze aus dem Abgas verdunstet das in der Masse vorhandene Wasser. Das Ergebnis ist ein kompakterer, leichterer und mit pflanzenverfügbarer Stickstoffverbindung (Dünger) angereicherter Gärrest. Damit reichen kleinere Lagersilos aus und die Landwirte sparen beim Ausbringen auf die Felder Zeit und Kraftstoff. Nach ersten erfolgreichen Laborversuchen an der HS Offenburg entwickelte Artor eine Pilotanlage, optimierte die einzelnen Komponenten und entwickelte einen markttauglichen Prototypen. Für die Betreiber der etwa 8.000 Biogasanlagen in Deutschland bietet das Artorverfahren eine innovative Option um die Kombination Biogasanlage – BHKW – Düngung weiter zu optimieren. Das Konzept ist flexibel: Benötigen die Landwirte rund um eine Biogasanlage den Gärrest nicht als Dünger, kann ihn die Anlage auch zu einem festen Brennstoff für Heizkraftwerke trocknen. Drei wesentliche Projektergebnisse: Die Entstickung des Gärrestes verringert den Stickstoffeintrag in die Umwelt. Der gewonnen Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd. Durch die Kombination von Biogasanlage und Gärrestaufbereitung zu Dünger entsteht eine regionale Wertschöpfungskette mit nachhaltigem Nährstoffmanagement und flexibler Nutzung.

Dialog mit der Landwirtschaft in Kombination mit einem praxisorientierten Bewirtschaftungsversuch zum Thema Flachlandmähwiesen im Wasserschutzgebiet Ebnet
Freiburg - Ebnet

Nachhaltige Bewirtschaftung von geschützten Flachlandmähwiesen

Mähwiesen sind aus verschiedenen Gründen wichtig. Für Landwirte stellen sie Futter für Weidevieh zur Verfügung und sollen möglichst hohe Erträge bieten. Oft liegen die Wiesen jedoch in Wasserschutzgebieten, wo die Landwirte nur begrenzt düngen können. Schließlich sind Mähwiesen ein wichtiger Lebensraum, der die Vielfalt in der Tier- und Pflanzenwelt aufrechterhält. Darauf zielt beispielsweise die EU-Richtlinien Natura 2000, die Flachlandmähwiesen europaweit als geschütztes Flora-Fauna-Habitat ausweist. Um diese verschiedenen Interessen zu vereinen, erstellt das Umweltschutzamt Freiburg zusammen mit Partnern und Landwirten aus der Region ein nachhaltiges Bewirtschaftungskonzept. Versuchsgebiet sind Mähwiesen im Wasserschutzgebiet Ebnet, die durch die EU-Richtlinien als Flora-Fauna-Habitat geschützt sind. Dort haben badenova und Stadt Freiburg schon Versuche zur grundwasserschonenden Düngung durchgeführt. Aufbauend auf diesen Erfahrungen erprobten die Projektpartner nun in einem dreijährigen Versuch zwei verschiedene Düngeverfahren. Ein Versuchsgerät injiziert Flüssigdünger in vorgesetzten Abständen unter die Grasnarbe. Beim zweiten Verfahren bringen die Mitarbeiter einen gekörnten Dünger auf der Grasnarbe aus. Für beide Methoden kartieren sie das Gebiet und bestimmten für fünf Versuchsflächen Artenvielfalt und Ertrag über drei Jahre hinweg. Am Ende steht ein Model, dass mit möglichst wenig und preiswertem Dünger hohe Erträge garantiert, das Grundwasser nicht gefährdet und zum Erhalt der Mähwiesen beiträgt. Die ausführliche Kartierung erlaubt es, die Ergebnisse auf ähnliche Flächen andernorts zu übertragen. Für die Information und Schulung anderer Landwirte fanden mehrere Feldtage und Abendveranstaltungen statt. Wesentliche Erkenntnisse: Es ist wichtig, miteinanderin Kontakt zu kommen, miteinander zu Kommunizieren und sich in die Belange aller Beteiligten hineinzudenken. Mit den Feldtagen und den Abendveranstaltungen boten wir hierfür einen passenden Rahmen. Praktische Demonstrationen sind oft anschaulicher als theoretische Vorträge. Es konnten praktikable und finanziell interessante Düngeverfahren vorgesellt werden, die bereits in anderen Betrieben und auf anderen Flächen eingesetzt werden. Durch die praktizierten Verfahren konnten die FFH-Mähwiesen erhalten werden. Äußere Einflüsse (Wetter) überlagern die einzelnen Varianten stark. Versuchsdauer sollte optimaler Weise länger sein. Durch die Zusammenstellung eines interdisziplinärenTeamskonnte sowohl auf viel Fachwissen, Unterstützung und auch auf historische Daten (Düngung in den letzten 25 Jahren, Wetterdaten, praktisch Erfahrungen vor Ort) zugegriffen werden.

KinderEnergieFahrrad
Freiburg

Energieerlebnisräder für Kinder

Seit vielen Jahren sensibilisiert der gemeinnützige Verein Solare Zukunft e.V. Kinder und Erwachsene mit Projekttagen, pädagogischen Fortbildungen oder Bastelaktionen für den Klima- und Umweltschutz. Zu den Angeboten des Vereins gehören auch Energiefahrräder, also umgebaute Heimtrainer, auf denen mit Muskelkraft kleine Elektrogeräte angetrieben werden können. Unterstützt vom Innovationsfonds kommen unter dem Titel „Fahrradkino“ zehn Energiefahrräder seit 2012 auf verschiedenen Veranstaltungen zum Einsatz. Für Kinder aber sind diese Erwachsenengeräte zu groß und lassen somit eine wichtige Zielgruppe außen vor. Im aktuellen Projekt entwickelt der Verein deshalb speziell zwei Energieerlebnisräder für Kindergarten- und Grundschulkinder. Dafür bauen Mitarbeiter einen Gleichstromgenerator und Wechselrichter in einen Heimtrainer für Kinder und einen Rollentrainer ein und testen, welches Konzept sicherer und praktischer ist. Erste Einsätze in Kitas und Veranstaltungen ergänzen den Praxistest. Die Energiefahrräder sind ein besonders anschauliches Instrument, um Kindern den Zusammenhang zwischen Energieerzeugung und -verbrauch anschaulich zu machen. Indem sie Lampen, Ventilatoren, Radios, Küchengeräte und andere alltägliche Elektrogeräte selbst antreiben, entwickeln die Kinder Verständnis für den Wert von Energie. Wie bei allen Projekten von Solare Zukunft entwickeln die Mitarbeiter auch hier pädagogische Begleitmaterialien, so dass nach Projektende auch andere Einrichtungen die Fahrräder für Unterricht und Projekttage ausleihen können. Außerdem bietet Solare Zukunft anderen Institutionen ihre Konstruktionspläne für den Nachbau von Kinderenergierädern an. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Kinder-Energie-Fahrräder sind derzeit auf dem Markt nicht erhältlich. Deshalb stoßt unser Modell auf großes Interesse. Andere Bildungsinstitutionen sind schon auf das Kinder-Energie-Fahrrad aufmerksam geworden und möchten es ausleihen. Eine realistische Zeitplanung ist bei innovativen Projekten eine große Herausforderung, weil sich die Dauer der Entwicklungsfasen nicht genau vorher sagen lässt und unvorhergesehene Aufgaben die Regel sind. Dies ist allerdings auch einer der Reize an Innovation Mit dem Kinder-Energie-Fahrrad ist es uns gelungen, dass 4-jährige in der Lage sind, damit elektrische Verbraucher wie z.B. Eisenbahn oder Kassenabspielgerät zu betreiben und den Zusammenhang der Energieumwandlung spielerisch zu erfassen.