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27.06.2017 00:33

Klärwerk.info / Nützliches / Allgemeine Meldungen und Berichte / Heizwärme aus dem Abwasserkanal

Heizwärme aus dem Abwasserkanal

Cristina Pop, Dr. Oliver Christ, Dr. Ralf Mitsdoerffer

Wie die Stadt Straubing ihre Bürger vor ausufernden Nebenkosten bewahrt


Einleitung
Im Gegensatz zur gängigen Anschauung ist Abwasser für das Tiefbauamt der
Stadt Straubing kein lästiger Reststoff, sondern ein willkommener Energie- und
Nährstofflieferant.

So arbeitet beispielsweise die Kläranlage völlig strom- und wärmeautark. Dies
gelingt durch die effiziente Verwertung der Schmutzstoffe im Abwasser sowie
den Rückständen einer Geflügelverarbeitung in einer Biogasanlage auf dem
Klärwerk. Durch den derzeitigen Bau einer thermischen Klärschlammverwertungsanlage
kann der Schlamm zum einen umweltfreundlich entsorgt werden
und zum anderen wird zusätzlich Strom aus diesem vermeintlichen Abfallprodukt
erzeugt.

Das neueste Projekt der Stadt Straubing zielt nun darauf ab, die Wohngebäude
mit der im Abwasser enthaltenen Wärme zu beheizen. Jeder Bürger verschenkte
bisher das für Duschen, Badewannen, Wasch- und Spülmaschinen
erwärmte Wasser, indem er es mit hoher Temperatur in den Abwasserkanal
ableitet. Diese Wärme im Abwasserstrom kann aber über Wärmetauscher und
Wärmepumpen auf das notwendige Heizenergieniveau befördert werden, so
dass die Wohnungen über eine Fußbodenheizung angenehm und komfortabel
temperiert werden können. So gelingt es, die Energieeffizienz von Gebäuden
wesentlich zu erhöhen.

Mit diesen und weiteren Projekten geht die Stadt Straubing einen Weg, der
nicht nur umweltfreundlich und nachhaltig ist, sondern im hohen Maße auch
wirtschaftlich und sozial, so dass die Bürger und Gebührenzahler insgesamt
davon profitieren.

Projektbeschreibung
Die städtische Wohnungsbaugesellschaft beabsichtigt den Mietwohnungskomplex
in der Sudetendeutschen Straße einer energetischen Sanierung zu unterziehen,
die zum einen aus einer Wärmedämmung der Fassade besteht. Zum
anderen sollen die bestehenden Ölbrenner in den einzelnen Wohnungen durch
eine moderne Zentralheizung ersetzt werden.

Da es sich hier um den Komplettaustausch der Heizung handelt, können Systeme
mit niedrigen Heizungs-Vorlauftemperaturen wie der Fußbodenheizung
eingesetzt werden, so dass Wärmepumpensysteme besonders effizient arbeiten.

Darüber hinaus verläuft in unmittelbarer Nähe zu den Gebäuden einer der
Hauptsammler des Abwasserkanalsystems mit einem Trockenwetterabfluss
zwischen 360 und mehr als 720 m3/h. Aus dieser Abwassermenge lässt sich
bei einer Temperaturabsenkung von 1 °C zwischen 420 und 840 kWh Heizenergie
gewinnen, was den Jahresheizwärmebedarf von 1.000 MWh deutlich
übersteigt.

Diese Randbedingungen legen die Nutzung der Wärme des Abwassers zur
Beheizung der Wohngebäude über Wärmepumpen nahe, so dass die technisch-
wirtschaftliche Umsetzbarkeit im Rahmen einer Machbarkeitsstudie mit
finanzieller Förderung des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Infrastruktur,
Verkehr und Technologie überprüft wurde.

Als Ergebnis dieser Machbarkeitsstudie konnte ermittelt werden, dass der Einsatz
von einem neuartigen Bypass-Wärmetauschersystem mit integrierter Abwassersiebung
in Kombination mit einer Elektrowärmepumpe und eines Spitzenlast-
Brennwertkessels die technisch und wirtschaftlich sinnvollste Lösung
darstellt.

Das Wärmetauschersystem entnimmt dem Hauptsammelkanal das Abwasser,
das durch eine Siebanlage geleitet wird bevor der Wärmeaustausch über Plattenwärmetauscher
erfolgt. Die Siebung ist notwendig, da sich der Wärmetauscher
sonst durch die im Abwasser enthaltenen Feststoffe zusetzen würde.

Nach dem Wärmetauscher gelangt das gesiebte Abwasser gemeinsam mit
dem zuvor entnommenen Siebgut wieder in den Kanal zurück und wird wie bisher
in die Kläranlage geleitet – nur die Abwassertemperatur ist dann um 1 °C
niedriger.

Der über den Wärmetauscher erwärmte Wasserstrom wird dann über die Elektrowärmepumpe
auf die erforderliche Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung
angehoben, so dass die Wohnungen komfortabel beheizt sind.

Auf diese Weise gelingt es, rund 65 % der erforderlichen Heizenergie aus dem
Abwasser zu generieren. 25 % der Energie müssen in Form von preiswertem
Wärmepumpenstrom zum Betrieb der Wärmepumpe eingesetzt werden. Lediglich
10 % der Heizwärme sind zur Spitzenlastabdeckung für besonders kalte
Tage konventionell über Erdgas abzudecken.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Da die vorgestellte Technik deutlich höhere Investitionen erfordert als ein konventioneller
Brennwertkessel, wurde eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgeführt.
Deren Ergebnis hat gezeigt, dass bereits bei jährlichen Gaspreissteigerungsraten
von 5 % die Anlage an dem Standort in Straubing wirtschaftlich
betrieben werden kann. Da in den letzten 4 Jahren die Preise von Erdgas für
Haushalte um jährlich mehr als 11 % gestiegen sind und eine gegenläufige
Entwicklung auch nicht erwartet werden kann, stellt sich die Technik der Abwasserwärmenutzung
zudem als äußerst kostensparend dar.

Die dargestellten Maßnahmen sind aber nicht nur aus wirtschaftlicher Sicht interessant.
Vielmehr sind sie vor allem sozial, nachhaltig und umweltgerecht
durch:

● deutliche Nebenkostenentlastungen für die Bürger
● signifikante Einsparung an Primärenergie
● Steigerung der Energieeffizienz
● Klimaschutz durch eine 75 %ige Reduzierung der CO2-Emissonen
● Wertschöpfung durch den Bau und Betrieb der Anlagen im Inland
● Exportfähigkeit von Energie sparenden Technologien, die dazu
aber auch im eigenen Land angewandt werden müssen
● Verringerung der Abhängigkeiten von politisch oft instabilen Ölund
Gas-Exportländern und der volatilen spekulativen Energiemärkte.

Die Stadt Straubing hat früh erkannt, dass die Zeiten billiger Energie vorüber
sind und handelt rechtzeitig, so dass sich auch noch nachfolgende Generationen
unseren Lebensstil leisten können.

Danksagung
Die Stadt Straubing und GFM Beratende Ingenieure GmbH bedanken sich für
die freundliche finanzielle Unterstützung des Projektes durch das Bayerische
Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie.

Kontakt
Stadt Straubing, Tiefbauamt
Frau Dipl.-Ing. Cristina Pop
Seminargasse 8
94315 Straubing
tiefbau@straubing.de
www.straubing.de

GFM Beratende Ingenieure GmbH
Dr.-Ing. Oliver Christ
Dr.-Ing. Ralf Mitsdoerffer
Akademiestraße 7
80799 München
Tel.: 089/38017823
Fax: 089/38017830
christ@gfm.com
www.gfm.com