Potenzial der Zukunft
Gegenwärtig läuft viel Abwasser und Prozesswasser in die Kanalisation und die darin gespeicherte Energie geht unwiederbringlich verloren! Doch es gibt neue Techniken, die diese Energie wieder der Nutzung zuführen.
Seien es ökologische Betrachtungen oder die Notwendigkeit der Kostensenkung, es gibt viele Gründe sich mit der Frage der Abwasserwärmerückgewinnung zu beschäftigen. Vielfältige Studien in der Schweiz und in Deutschland belegen, dass die Nutzung von Abwasserwärme aus der öffentlichen Kanalisation wirtschaftlich und auch ökologisch sinnvoll ist. Anwendungen gibt es dabei im Rahmen der Beheizung von Gebäuden und öffentlichen Einrichtungen, in der Warmwasserversorgung und in der Rückführung in Produktionsprozesse.
Im Prozessbereich verfügt das Abwasser meist über wesentlich höhere Temperaturen als in der öffentlichen Kanalisation. Es bestehen häufig Auflagen, die Temperatur des eingeleiteten Abwassers auf ein Mindestmaß abzusenken. Gerade hier besteht großes Potenzial für die Rückgewinnung und Nutzung dieser Wärmeenergie. Hier kann der Aqua-Re-Energie-Trichter® mit neuster Wärmepumpentechnologie mit einem Leistungsfaktor von bis zu 5 zum Einsatz gelangen.
Dabei wurde bisher die Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser vernachlässigt, da aufgrund von Verschmutzung und Geruchsbelästigung nur unzureichende technische Lösungen verfügbar waren.
Energetische und ökologische Vorteile
Eine Wärmerückgewinnung aus Abwasser ist interessant, da die Wärme nahezu kostenlos zur Verfügung steht.
Die Kosten der Anlagentechnik sind zwar höher als die für herkömmliche Heizsysteme. Jedoch erreicht man auf Grund der hohen Leistungszahl der heutigen Wärmepumpen mit einem Anteil Antriebsleistung
plus vier Anteile kostenlose Wärmemenge aus dem Abwasser eine nutzbare Energieleistung von fünf Teilen.
Beispiele aus der Praxis zeigten, dass in punkto Betriebskosten die Abwasserwärmerückgewinnung mit einer Wärmepumpe viel wirtschaftlicher ist, als eine herkömmliche Aufheizung mit einem Gas- oder Ölbrennstoff.
Außerdem verdeutlicht die ökologische Bilanzierung der verschiedenen Systeme, dass speziell die CO2-Emissionen im Mittel gegenüber konventionellen Heizungsanlagen abgesenkt werden.
Technische Umsetzung
Bei der Konzeption von Abwasserwärme-Rückgewinnungsanlagen sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen:
- Verbrauchsstellen sollten in der Nähe der Wärmequellen liegen
- Temperaturspreizung zwischen Wärmequelle (Kanal, Abwasseranlage) und Wärmesenke (Gebäudebeheizung, Warmwasserbereitung) sollte zur wirtschaftliche Auslegung möglichst gering sein
- Nutzung von (vor-)behandeltem Abwasser ist dem von ungereinigten Abwasser vorzuziehen, da durch Ablagerungsprozesse der Wärmedurchgangskoeffizient abnimmt
- Fließende und stark bewegte Abwässer sind ebenfalls vorzuziehen, obwohl auch Pumpwerke sich ausdrücklich für eine Nutzung eignen
Es gibt aber auch einige Gesichtspunkte, die bei dem Wärmeentzug zu beachten sind:
Die natürliche Grenze der Wärmeentnahme im Abwasser ist der Gefrierpunkt. Dies ist für das fließende Abwasser natürlich nicht akzeptabel. Niedrigste Abwasser-Temperaturen führen bei der Behandlung
in der Kläranlage zu Problemen im biologischen Reaktor.
Hier sollte deshalb das Augenmerk auf einer rechnerischen und praktischen Überprüfung der Abwassertemperatur liegen. Zurzeit sind die Fachleute der Meinung, dass so viel Wärme aus dem Abwasser gar
nicht entzogen und wirtschaftlich verwertet werden kann, als dass es zur Temperaturverminderung des gesamten Abwassernetzes kommt.
Funktionsweise
Der "Aqua-Re-Energie-Trichter®" funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank. Das energiehaltige Abwasser gelangt über den Zulauf in den Trichter, und wird dort zunächst gespeichert. Mittels eines Wärmetauschers wird dem Abwasser im Trichter Wärme entzogen. Im Wärmetauscher verdampft Kältemittel. Durch das Verdampfen dieser Flüssigkeit wird dem Inhalt Wärme entzogen. Verdampfen ist ein physikalischer Prozess, der Energie benötigt. Nun kommt eine Wärmepumpe zum Einsatz die das Kältemittel verdichtet, wodurch die Temperatur weiter erhöht wird. Das dampfförmige Kältemittel wird weitergeleitet, und gelangt in den Verflüssiger. Dort gibt es Energie an das Heizsystem ab, kondensiert und verlässt als flüssiges Kältemittel den Kondensator. Mittels dieser Methode ist es möglich aus verschmutztem Abwässern sehr große Energiemengen zu schöpfen.