Energie aus Abwasser

Erneuerbare Energie für die Erzeugung von Wärme und Kälte

Über 50% des weltweiten Energiebedarfs entfällt auf Heizen und Kühlen inkl. Warmwasseraufbereitung. In Haushalten liegt der Anteil sogar bei 73% des gesamten Energieverbrauchs – bis dato werden dafür fast ausschließlich CO2 kritische Energiequellen verwendet.

Seit 2018 ist Abwasser von der EU als erneuerbare Energiequelle für Wärme- und Kälteversorgung anerkannt. Das bisher energetisch weitgehend ungenutzte Abwasser steht als erneuerbare Energiequelle ganzjährig und rund um die Uhr zur Verfügung. Die Temperatur beträgt über das ganze Jahr hindurch im Kanal zwischen 12 und 20°C und ist damit auch im Winter höher als die Temperatur von Außenluft, Erdwärme oder Grundwasser. Liegt ein Betrieb in der Nähe, kann die Temperatur des Abwassers auf bis zu 30°C ansteigen.

In Österreich können bis zu 12% des benötigten Wärmebedarfs aus der Energiequelle Abwasser gedeckt werden. Dazu kommt der enorme und stetig ansteigende Bedarf an Kälte, welche ebenfalls aus Abwasserenergie erzeugt werden kann. Damit wird ein wichtiger Beitrag zur Dekarbonisierung des Wärmesektors geleistet.

Wo und Wie wird Energie aus Abwasser genutzt

Abwasserwärme kann vielfältig für das Heizen und Kühlen von Objekten als auch zur W oder Einspeisung in Wärmenetze eingesetzt werden. Abhängig vom Ort der Energieausbindung unterscheiden wir zwischen:

Inhouse Anwendungen

Wasservorerwärmung oder Heizung/Kühlung
Einbau von Wärmetauschern im Gebäude VOR Eintritt in den öffentlichen Kanal – bei Bedarf in Kombination mit Wärmepumpen
Bivalente Systeme – Energie aus Abwasser gut kombinierbar mit Luftwärmepumpe oder Geothermie für die Gesamtwärmeversorgung von Gebäuden

Kanal Anwendungen

Heizen und Kühlen von Gebäuden und Wasservorerwärmung
Einspeisung in Wärme- und Kältenetze
Einbau von Wärmetauschern im Kanal oder extern (Bypass Lösung) in Kombination mit Wärmepumpen

Energiedrehscheibe Kläranlage

Heizung und Kühlung von Gebäuden der ARA oder im Umkreis sowie Wasservorerwärmung
Einspeisung in Wärme- und Kältenetze
Nutzung Abwärme für Kläranlagen-internen Bedarf (wie Klärschlammtrocknung)
Gut kombinierbar mit biomasse-basierter Fernwärmeerzeugung – Energie aus Abwasser kann eine ganzjährige Grundlast liefern, wodurch im Idealfall Biomassekessel über den Sommer abgestellt werden können.
Einbau von Wärmetauschern im Klärbecken oder im Ablauf der Kläranlage vor Eintritt in den Vorfluter in Kombination mit Wärmepumpen
Auswahl Wärmetauscher-Technologie (Kanalsohle, externe Wärmetauscher, Druckrohr, etc.) je nach Rahmenbedingungen

Abwasserenergie – Inhouse Lösung

Tag für Tag fällt in Gebäuden eine beträchtliche Menge Abwasser an. Mit innovativen, selbstreinigenden Wärmetauschern ist es möglich, bis zu zwei Drittel der Wärme aus dem Abwasser zurückzugewinnen. Das warme Abwasser wird im Gebäude vor dem Kanal über einen innovativen Wärmetauscher geleitet. Dabei wird dem Abwasser die Wärmeentzogen und für die anschließende Nutzung verfügbar gemacht. Je nach Bedarf und Anwendungsbereich, wird der Wärmetauscher mit einer Wärmepumpe kombiniert, um das benötigte Temperaturniveau für bspw. die Beheizung eines Gebäudes zur Verfügung zu stellen. Auch ein Einsatz ohne Wärmepumpe für die Wasservorerwärmung ist möglich.

Voraussetzungen

Leistungsumfang 10 kW-100 kW
Verfügbare Abwassermenge mind. 2 m³ pro Tag
Abwassertemperatur idealerweise 20°C oder höher
mind. 60 Wohneinheiten oder Küchen mit mind. 200 Mahlzeiten pro Tag

Mögliche Anwendungsbereiche

Heizen/Kühlen oder Wasservorerwärmung von diversen Anwendungsbereichen
Wärmetauscher in Kombination mit Vorabscheider auch für Schmutzwasser (inkl. Abwässer aus Toiletten) anwendbar
Nutzung Abwässer aus Wohngebäuden, Krankenhäusern, Hotels, Kantinen, Bädern, Gewerbebetrieben, Molkereien, Brauereine, lebensmittelverarbeitende Betriebe, etc.
Koppelung mit Luftwärmepumpe oder Geothermie für Gesamtwärmeversorgung

Technologien

Vorabscheider: Entfernung von Grobstoffen aus dem Schmutzwasser (bspw. Tücher, Windeln), vorgeschaltet vor Wärmetauscher
Platten- oder Rorhrbündelwärmetauscher

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Abwasserenergie aus dem öffentlichen Kanal

Die Technik zur Energiegewinnung aus Abwasser ist einfach und erprobt. Herzstück bilden innovative Wärmetauscher, mit denen die Energie aus dem Abwasser gewonnen wird, sowie Wärmepumpen, die die Energie anschließend für die Beheizung und Kühlung von Gebäuden nutzbar macht. Im Sommer können Abwasserenergieanlagen auch zur Raumkühlung eingesetzt werden. Die Wärmepumpe wirkt dabei in „umgekehrter“ Weise als Kältemaschine.

Voraussetzungen

Ausreichend großer Kanal (mind. DN800 bei Freispiegelkanälen, mind. DN400 bei Druckrohrwärmetauschern)
Verfügbare Abwassermenge ≥10 l/s
Temperatur ≥8°C
Bedarf an Heizlast/Kühllast ≥
Nähe Verbraucher zum Kanal (abhängig von Temperaturniveau im Kanal und des geplanten Anwendungsbereichs)
Abstimmung mit bzw. Zustimmung des Kanalbetreibers

Mögliche Anwendungsbereiche

Heizen und Kühlen von einzelnen Gebäuden bis hin zu ganzen Quartieren
Wasservorerwärmung und Warmwasserbereitung
Einspeisung in Wärme und -kältenetze

Technologien

(für Bestandskanäle sowie sanierte Kanäle)
Externe Wärmetauscher (Ausbindung Abwasserstrom inkl. Grobfilter)
Druckrohrwärmetauscher (Ersatz bestehender Abschnitte bei Bestand/Neubau oder als Bypass)

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Abwasserenergie aus dem Kläranlagenablauf

Im Kläranlagenablauf gibt es meist ein höheres energetisches Potenzial als im öffentlichen Kanalnetz. Dies hängt einerseits mit den deutlich größeren Abwassermengen (gesammeltes Abwasser mehrerer Gemeinden) und andererseits mit der höheren möglichen Temperaturentnahme zusammen. Eine Temperaturentnahme aus dem Kläranlagenablauf wirkt sich positiv auf die Vorfluter und Gewässer aus, da einer weiteren Erwärmung entgegengewirkt wird. Eine Kühlung aus dem Kläranlagenablauf ist kritisch zu sehen und muss projektbezogen geprüft werden.

Voraussetzungen

Ausreichend großer Kanal (mind. DN800 bei Freispiegelkanälen, mind. DN400 bei Druckrohrwärmetauschern)
Verfügbare Abwassermenge ≥10 l/s
Temperatur ≥8°C
Bedarf an Heizlast/Kühllast ≥50kW
Nähe Verbraucher zum Kanal (abhängig von Temperaturniveau im Kanal und des geplanten Anwendungsbereichs)

Mögliche Anwendungsbereiche

Heizen und Kühlen von einzelnen Gebäuden bis hin zu ganzen Quartieren
Einspeisung in Wärme und -kältenetze
Versorgung Kläranlagen-interner Wärmeverbraucher (Gebäudeheizung, Klärschlammtrocknung, etc.)

Technologien

Kanalsohlewärmetauscher (für Bestandskanäle sowie sanierte Kanäle)
Stack-Lösungen für den Ablaufkanal (aufgestellte Plattenwärmetauscher)
Externe Wärmetauscher (Ausbindung des Abwasserstroms aus dem Ablauf)
Druckrohrwärmetauscher (Ersatz bestehender Abschnitte bei Bestand/Neubau oder als Bypass)

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Von der Idee zur Umsetzung

Energie aus Abwasserprojekte sind keine Lösungen „von der Stange“. Es bedarf einer detaillierten Planung von Beginn an sowie der Einbindung aller relevanter Stakeholder (Planer, Kanal- und Kläranlagenbetreiber, künftiger Anlagenbetreiber, etc.). Rabmer begleitet diesen Prozess vom Anfang bis zum Ende.

Ideengenerierung und Erstevaluierung
Potenzialanalyse inkl. Erhebung der relevanten Abwasserparameter
Machbarkeitsstudie (Technologiekonzept und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
Detailplanung
Projektumsetzung
Betrieb der Anlage (Monitoring und Wartung)

Mitgliedschaften

Im Rahmen unserer Mitgliedschaft bei act4.energy und dem Thermaflex Green Energy Lab sowie namhafter Vereinigungen und Netzwerke entwickeln wir innovative Lösungen für Industrie, Gewerbe und Kommunen.

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