Wie ist die Kanalisation aufgebaut?
Eine Kanalisation besteht aus diversen Bestandteilen, um eine optimale Sammlung und Ausleitung von Abwässern zu ermöglichen. Zunächst gelangen diese über Rohre in kleinere Kanäle, welche anschließend in größeren Straßenkanälen münden. Diese wiederum führen in noch größere Hauptkanäle. Im letzten Schritt gelangt das Abwasser schließlich in den Hauptsammelkanal, welcher entweder zu einer Kläranlage oder aber, bei nur geringer oder keiner Verunreinigung, in einen Vorfluter führt. Bei letzterem handelt es sich um ein Gewässer zum Hochwasserschutz.
Das Kanalnetz kann auf zwei verschiedene Arten ausgelegt sein, als Trenn- oder als Mischkanalisation. Früher waren Kanalisationen überwiegend als Mischsystem gestaltet. Hierbei werden das Schmutzwasser sowie das anfallende Niederschlags- und Schmelzwasser über eine gemeinsame Leitung abgeleitet. Dies senkt die Investitionskosten für den Kanalbau und dessen Planung. Allerdings führt es auch vermehrt zu Überlastungsproblemen in Kläranlagen und einem Rückstau des Abwassers in Kellern oder auf Straßen. Um dies sowie die übermäßige Verschmutzung der Vorfluter zu verhindern, ist der Bau von Entlastungskonstruktionen wie etwa Regenüberläufen und Regenrückhaltebecken erforderlich. Aus diesem Grund werden Mischkanalisationen heutzutage in der Regel nicht mehr errichtet oder ausgebaut. Lediglich im Innenstadtbereich existieren sie noch.
Der Neu- oder Ausbau von Kanalisationen erfolgt seit den 1970ern vermehrt als Trennkanalisation. In dieser findet, wie der Name bereits suggeriert, eine Trennung der anfallenden Abwässer statt. Die separate Führung des von Menschen verunreinigten Schmutzwassers und der Regen- und Fremdwässer bietet dabei verschiedene Vorteile. Zum einen werden die Klärwerke entlastet, da sie nur noch das Abwasser annehmen müssen, das für sie zur Reinigung bestimmt ist. Hierdurch werden auch die Vorfluter besser geschützt, die in Mischkanalisationen bei Überlastungen der Kläranlagen stärker verschmutzte Abwässer aufnehmen mussten. Nicht zuletzt wird das Regenwasser in Auffangbecken gesammelt und regional versickert, was die Grundwasserneubildung fördert und der Landwirtschaft sowie der Trinkwasserbereitstellung dient. Die anfänglichen Kosten bei der Planung und Realisierung einer Trennkanalisation mögen zwar höher sein, letztendlich kann durch das System aber im späteren Verlauf viel Geld gespart werden. Zudem ist es umweltfreundlicher als eine Mischkanalisation.
Die Kanalisation zur Energiegewinnung nutzen
Neben ihrer essentiellen Aufgabe zur Abwasserreinigung und somit zum Umweltschutz kann die Kanalisation auch dazu genutzt werden, Energie bereitzustellen. Genauer gesagt kann aus ihr bereits zuvor eingebrachte Energie zurückgewonnen werden, anstatt bei der Ausleitung des Abwassers unnötig verloren zu gehen. Dies geschieht mithilfe der Abwasserwärmerückgewinnung.
Bei dieser Technologie werden Wärmetauscher in einem Abwasserkanal – oder alternativ im Ausfluss eines Klärwerks – installiert, die mit einer Wärmepumpe zusammenarbeiten. Abwasser weist ganzjährig um die 10 bis 20 Grad Celsius auf. Daher stellt es eine ideale Wärmequelle dar, welche sogar noch ergiebiger ist als viele andere, die von Wärmepumpen genutzt werden. Über den Abwasserwärmetauscher nimmt ein Wärmeträgermedium einen Teil der thermischen Energie des Abwassers auf und leitet ihn zur Pumpe. Diese verdichtet das Medium und erhöht somit Druck und Temperaturniveau. In einem zweiten Wärmetauscher wird die aufbereitete Wärmeenergie anschließend an ein zu beheizendes System oder ein Wärmenetz abgegeben. Im letzten Schritt normalisiert ein Entspannungsventil den Druck des Wärmeträgermediums wieder und der Kreislauf kann von vorn beginnen.
Energie aus Abwasser zu nutzen lohnt sich in vielerlei Hinsicht. Wie bereits erwähnt arbeiten Abwasserwärmepumpen aufgrund der vergleichsweise hohen Temperatur ihrer Wärmequelle sehr effizient und folglich kostengünstig. Des Weiteren ist die Technologie sehr umweltfreundlich, da Wärmepumpen für den Betrieb nur elektrischen Strom benötigen. Stammt auch dieser aus erneuerbaren Energien, so arbeitet die Anlage vollkommen emissionsfrei. Zudem wird durch die Abwasserwärmerückgewinnung die thermische Energie nah an den erneuten Verbrauchern entnommen. Aus den kurzen Transportwegen ergeben sich dabei nur geringe Wärmeverluste, was die Effizienz des gesamten Systems zusätzlich steigert. Nicht zuletzt sind Abwassermengen über einen langen Zeitraum gut prognostizierbar, was die Standortwahl sowie die weitere Planung von Abwasserwärmepumpen vereinfacht.
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