Energiequellen für die Strom- und Wärmeerzeugung
Für den Begriff des Wärmereservoirs existieren zwei Definitionen, die beide eine wichtige Rolle im Zusammenhang mit der Bereitstellung und Nutzung von Energie spielen. Zum einen taucht der Begriff im Zusammenhang mit dem Carnot-Prozess auf, zum anderen bei der Strom- und Wärmeerzeugung mithilfe natürlicher oder künstlich erzeugter Wärmelagerstätten.
Im Carnot-Prozess ist das Wärmereservoir definiert als Teil einer idealen Wärmekraftmaschine, welche keinerlei Energieverluste aufweist. Anhand dieser Idealisierung lässt sich der Wirkungsgrad einer realen Wärmekraftmaschine (zum Beispiel eines Motors oder einer Dampfturbine) ermitteln.
Bezogen auf die Nutzung von beispielsweise Erd- oder Grundwasserwärme ist das Wärmereservoir diejenige Wärmelagerstätte, die zur Stromerzeugung bzw. zur Bereitstellung von Wärme genutzt wird. Die Temperatur, über die ein solches Wärmereservoir verfügen muss, ist dabei abhängig von der jeweiligen Nutzungsform. So benötigen Geothermiekraftwerke, die mit Erdwärme Strom erzeugen, ein Wärmereservoir mit Temperaturen von deutlich über 100 Grad Celsius. Dieses wird angebohrt und anschließend Wasser hineingepumpt, um ihm so Wärme zu entziehen, die mithilfe einer Turbine in Strom umgewandelt wird. Erdwärmepumpen arbeiten hingegen mit Wärme aus oberflächennahen Erdschichten, die meist eine Temperatur von nur etwa zehn Grad Celsius besitzt.
Die Kanalisation als Wärmereservoir
Zur Wärmeerzeugung mithilfe von Wärmepumpen sind aber nicht nur natürliche Wärmelagerstätten wie der Erdboden oder das Grundwasser geeignet, sondern auch künstliche Wärmereservoire können auf diese Weise genutzt werden. Nennenswert ist insbesondere die Kanalisation, deren ganzjährig hohe Temperaturen (im Winter etwa zehn bis zwölf, im Sommer sogar bis zu 20 Grad Celsius) vom ständigen Zufluss von Abwasser aus Haushalten, Gewerbe und Industrie gespeist werden. Dies macht die Abwasserwärme zu einer verlässlichen und erneuerbaren Energiequelle.
Die Nutzung der Abwasserwärme funktioniert nach demselben Prinzip wie die der Erdwärme oder Grundwasserwärme: Dem Abwasser wird mithilfe eines Wärmetauschers ein Teil seiner Wärme entzogen und zu einer Wärmepumpe transportiert. Diese hebt die aufgenommene Wärme unter Einsatz von Strom auf das gewünschte Temperaturniveau an und leitet sie anschließend in ein Wärmenetz oder direkt in ein Heizungssystem ein. Stammt der eingesetzte Strom ebenfalls aus erneuerbaren Energiequellen, dann ist diese Form der Wärmeversorgung vollständig klimaneutral.
Gegenüber anderen Wärmereservoiren hat die Kanalisation als Wärmequelle nicht nur den Vorteil der ganzjährig hohen Temperaturen, sondern sie ist außerdem auch besonders leicht erschließbar. Geeignete Abwasserwärmetauscher lassen sich zum Beispiel direkt bei der Herstellung in das Kanalrohr integrieren oder auch nachträglich einbauen. Die kurzen Transportwege vom Wärmereservoir zur Wärmepumpe und zu den Abnehmern reduzieren außerdem Transportverluste, und die ständige Zufuhr neuen Abwassers beugt einem Auskühlen der Wärmequelle vor. All dies macht die Kanalisation zu einem besonders effizienten Wärmereservoir, das einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Gestaltung der Wärmeversorgung in Deutschland leisten kann.
Sie planen den Neubau oder die Erneuerung einer Kanalisation und möchten dabei das Potential der Abwasserwärme erschließen? Dann kontaktieren Sie uns! Als anerkannte Experten auf dem Gebiet „Energie aus Abwasser“ steht wir von UHRIG Ihnen gern bei Ihrem Vorhaben zur Seite.
