Wie Sie mit Abwasser Wärme produzieren
Die Abwasserwärmenutzung ist eine von mehreren Möglichkeiten, Abwärme einem sinnvollen Verwendungszweck zuzuführen. Dazu wird dem Abwasser ein Teil seiner Wärmeenergie entzogen, der ansonsten ungenutzt an die Umwelt abgegeben werden würde. Abwasser entsteht übrigens ständig dort, wo Menschen leben und arbeiten – also sowohl in privaten Haushalten als auch im Gewerbe und der Industrie. Nach der menschlichen Nutzung erfolgt die Einleitung des verbrauchten Wassers in die Kanalisation, die es zum Klärwerk befördert. Dafür verlegen beim Bau der Siedlungsinfrastruktur auf Kanalbau spezialisierte Tiefbau-Firmen Abwasserrohre im Erdreich. Diese Abwasserrohre münden vielfach in größere Abwasserkanäle. Alle diese Elemente bilden zusammen das öffentliche Kanalnetz, das in den – meist privaten – Hausanschlüssen für das Abwasser seinen Anfang nimmt und im Klärwerk sein Ende findet.
Zur Nutzung der Abwasserwärme kann die Entnahme der thermischen Energie sowohl in der Kanalisation selbst, als auch im Ablauf des Klärwerks erfolgen. Im Abwassersystem herrschen das ganze Jahr über Temperaturen von etwa 10 bis 20° C, womit die Wärme dort deutlich über dem Temperaturniveau vieler natürlicher Wärmequellen wie etwa der Erdwärme liegt. Dem Abwasser kann in der Kanalisation ein beträchtlicher Teil seiner Wärme entzogen werden, wobei allerdings darauf zu achten ist, dass es bei Erreichen des Klärwerks noch immer eine Mindesttemperatur besitzt, damit die dortigen Reinigungsprozesse ordnungsgemäß ablaufen können. Wenn die Einleitung des wiederaufbereiteten Klarwassers in ein natürliches Gewässer erfolgt, lässt sich an dieser Stelle im Klärwerk sogar beliebig viel Wärme entnehmen. Dieses Vorgehen bietet auch der Umwelt Vorteile, denn viele Lebewesen in den Gewässern sind auf niedrige Wassertemperaturen in Zeiten des Klimawandels angewiesen.
Die Wärmeentnahme in der Kanalisation selbst geschieht über einen Abwasserwärmetauscher, welcher in der Sohle des Abwasserkanals bzw. im Ablauf des Klärwerks installiert ist. Er wird vom Abwasser erwärmt, wodurch sich ein flüssiges Wärmeträgermedium in seinem Inneren aufheizt. Der Wärmeträger fließt mit der aufgenommenen Wärmeenergie zur eigentlichen Wärmepumpe, die die Temperatur des Mediums in mehreren Arbeitsschritten durch Verdampfen und Verdichten anhebt. Dabei kommt elektrische Energie zum Einsatz, um die zum Beispiel von einem Wärmenetz benötigte Wärme bereitzustellen. Die Wärmepumpe profitiert dabei von der hohen Ausgangstemperatur des Abwassers, weil sie mit vergleichsweise wenig Strom viel Wärme produzieren und ans Wärmenetz abgeben kann. Wird das System zudem mit Strom aus erneuerbaren Energien wie Photovoltaik oder Biomasse betrieben, ist die produzierte Wärme sogar gänzlich frei von CO2-Emissionen aus fossilen Energiequellen.
Das große Potential der Abwasserwärmenutzung
Bisher ist die Abwasserwärmenutzung noch recht selten in Gebrauch, was sich vor allem durch mangelndes Bewusstsein für die Technologie erklärt. Denn ihr großes Potential bei der Einsparung sowohl von Kosten, als auch von Kohlenstoffdioxid (CO2) hat sie längst unter Beweis gestellt. So ermöglicht die bereits im Jahr 1986 im baden-württembergischen Waiblingen errichtete Pilotanlage, jährliche Einsparungen von rund 280.000 Litern Heizöl, was einer Reduktion der CO2-Emissionen der Stadt um 750 Tonnen entspricht. Die Anlage beliefert seitdem zuverlässig mehrere Gebäude der Stadt mit Wärme.
Eine Studie, die die enervis energy advisors GmbH im Auftrag von UHRIG erstellte, kam zudem zum Schluss, dass sich die Abwasserwärmenutzung an so gut wie allen Standorten, an denen sie technisch umsetzbar ist, durch die hohe Kostenersparnis und die positiven Auswirkungen auf die Umwelt auch volkswirtschaftlich lohnt. Ein vollständiger Ausbau der Technologie könnte demnach rund 14 Prozent des gesamten Wärmebedarfs in Deutschland decken. In der Praxis sinnvoll ist der Einsatz von Anlagen zur Abwasserwärmenutzung bereits ab einer Leistung von 20 Kilowatt, was in etwa dem Wärmebedarf von zehn Wohneinheiten entspricht. Dabei ist mit Kosten zwischen 500 und 1.000 Euro je produzierter Kilowattstunde zu rechnen. Der resultierende Wärmepreis von etwa 7 bis 8 ct/kWh beinhaltet dabei neben den Kosten für die Geräte und dem Einbau der Technologie auch Wartungs- und Instandhaltungskosten sowie die Stromkosten für den Betrieb der Wärmepumpe.
Sie haben Interesse an der Abwasserwärmenutzung und wollen ihr großes Potential für sich nutzen? Dann treten Sie mit uns in Kontakt! Als ein weltweit anerkannter Experte im Bereich Energie aus Abwasser steht Ihnen UHRIG gern bei der Umsetzung Ihres Projekts zur Seite!
