Energie aus Abwasser - Häufig gestellte Fragen
Warum Energie aus Abwasser gewinnen?
Abwasser ist ganzjährig verfügbar und zeichnet sich durch eine über die Jahreszeiten hinweg relativ konstante Temperatur, zumeist zwischen 12 °C und 20 °C aus.
Durch Kombination von Wärmetauscher und Wärmepumpe kann die Energie aus Abwasser zum Heizen und Kühlen eingesetzt werden. Da in etwa die Hälfte des Energiebedarfs zum Heizen und Kühlen eingesetzt wird ist es relevant dafür erneuerbare Energiequellen zu erschließen. Seit 2018 ist Energie aus Abwasser auf europäischer Ebene als erneuerbare Energiequelle eingestuft. Energie aus Abwasser hat das Potential 10-14 % des Wärmebedarfs im Gebäudesektor abzudecken. Die Nutzung dieser Umweltwärme zum Heizen ist aufgrund des im Winter höheren Temperaturniveaus effizienter als die Nutzung der Außenluft. Im Sommer ist das Abwasser Kühler als die Luft. Dies und die guten Wärmeübertragungseigenschaften von Wasser ermöglichen es Energie aus Abwasser als erneuerbare Energiequelle effizient zum Heizen und Kühlen einzusetzen. Durch die Nutzung von Energie aus Abwasser können somit CO2-Emissionen und Betriebskosten gesenkt werden.
Der Einsatz ist vielfältig. Primär wird Abwasserenergie zur Warmwasser-Vorerwärmung sowie zum Heizen- und zum Kühlen von Gebäuden verwendet. Aber es wird ebenso bei industriellen Prozessen eingesetzt oder kann im Klärschlammtrocknungsprozess bei Kläranlagen genutzt werden.
Heizen und Kühlen mit Energie aus Abwasser lässt sich in jedem Gebäude ab einem Leistungsbedarf von 50 kW realisieren. Dies entspricht in etwa 40 Wohneinheiten. Nach oben gibt es kaum Grenzen, so werden bereits jetzt Objekte mit über 3 MW Heiz- und/oder Kühlbedarf mittels Abwasserenergie versorgt. Typische Anwender sind
- Wohnhäuser und Quartiere
- Hotelse
- Krankenhäuser, Gesundheitsanstalten
- Altersheime oder Studentenheime
- Einkaufszentren
- Sportanlagen
- Industrie und Gewerbebetriebe
- uvm.
Abhängig vom Nutzungsprofil sind bei „Inhouse – Anlagen“ (primär für Warmwasserproduktion) folgende Voraussetzungen zu beachten:
- Verfügbare Abwassermenge von mindestens 2-10 m³/Tag
- Abwassertemperatur 30°C oder höher
- benötigte Leistung von 10-100 kW
Zur Nutzung des thermischen Potentials des Abwasserkanals zum Heizen und Kühlen von Gebäuden sind folgende Grundvoraussetzungen erforderlich:
- ein ausreichend großer Kanal (DN 400 oder größer)
- Verfügbare Abwassermenge >10 l/s
- Temperatur >8 °C
- Entfernung Kanal zum Verbraucher: abhängig von der Anlagengröße max. 900 m bei Großanlagen (> 1 MW Leistung) bzw. max. 100 m bei Kleinanlagen (zB 100 kW Leistung)
- Bedarf an Heizlast /Kühllast >50 kW
- Abstimmung mit bzw. Zustimmung des Kanalbetreibers
Industrielle und gewerbliche Anwendungen sind projektspezifisch zu bewerten.
Die Rabmer GreenTech GmbH beschäftigt sich mit dem Thema Energie aus Abwasser schon seit mehreren Jahren und klärt für Sie gerne alle offenen Fragen rund um dieses Thema im Rahmen einer Potential- oder darauf basierenden detaillierten Machbarkeitsstudie. Eine rasche, kostenlose Erstauskunft erhalten Sie gerne bei Anfrage über das Kontaktformular auf dieser Webseite. Wenn sich die Nutzung des thermischen Potentials als sinnvoll herausstellt unterstützen wir sie gerne über den gesamten Projektverlauf hinweg bis hin zur Realisierung und Betrieb der Anlage.
Zunächst wird im Rahmen einer ersten Grobanalyse von unseren Experten abgeschätzt, ob Energie aus Abwasser sinnvoll genützt werden kann.
Zur genaueren Evaluierung führt Rabmer dann im Rahmen einer Potentialstudie erste konkrete Messungen im Kanal (Durchflussmenge, Temperatur) durch, stimmt die Ergebnisse mit dem Kanalbetreiber ab bzw. fragt bereits in diesem frühen Stadium um grundsätzliche Erlaubnis für die eventuelle künftige Nutzung der Abwasserenergie an. Basierend auf den Messergebnissen wird geprüft, ob das vorhandene Energiepotential für die beabsichtigte Nutzung ausreicht.
Basierend auf einem positiven Ergebnis der Potentialstudie wird in der Folge eine Machbarkeitsstudie durchgeführt. Diese beinhaltet ein detailliertes technisches Sollkonzept, eine Investkostenabschätzung, eine Wirtschaftlichkeitsstudie incl. Prüfung von möglichen Förderungen seitens Bund und/oder Land sowie die grundsätzliche Klärung des künftigen Anlagenbetriebs (Investor, Betreiber, Contracting usw.). Diese Studie ist eine perfekte Grundlage für die Investitionsentscheidung.
In der Folge kommt es zur Projektumsetzung (Detailed Engineering und Ausschreibung durch Planungsbüros, Projektrealisierung durch Anlagenbauer, Inbetriebnahme) bzw. last but not least die Betriebsführung.
Rabmer unterstützt seine Kunden im gesamten Prozess – Wartung und Monitoring der Anlagen wird von uns standardmäßig angeboten, um den optimalen Betrieb der Anlagen sicherzustellen.
Gute Standorte für die Energiegewinnung aus Abwasser befinden sich in Städten und Ballungsgebieten, aber auch in kleineren Ortschaften in der Nähe von ausreichend großen Abwassersammlern bzw. direkt an Kläranlagen. Letztlich stellen sich bei jedem Immobilienprojekt mit Blick auf die Option Abwasserwärmenutzung die gleichen Fragen. Erstens: Wo befindet sich der nächste öffentliche Kanal? Zweitens: Wieviel Abwasser führt er? Drittens: Welche Temperatur hat das Abwasser? Einige Kanalnetzbetreiber stellen mittlerweile online Energiekarten zur Verfügung, die es erlauben, einen x-beliebigen Standort selbst sekundenschnell zu prüfen. Andere Kanalnetzbetreiber stellen diese Informationen auf Anfrage zur Verfügung. Sprechen Sie uns jederzeit gerne an, wenn Sie einen Standort prüfen möchten.
Bei der Nutzung der Energie des Abwassers im Kanal besteht ein Abstimmungsbedarf mit dem Kanalnetzbetreiber. Dafür wurde u.a. (unter Teilnahme von Rabmer im Expertengremium) der ÖWAV Arbeitsbehelf 65 „Energetische Nutzung des thermischen Potentials von Abwasser“ erstellt und veröffentlicht, um den Einsatz von Abwasserenergie-Anlagen klar zu regeln bzw. mögliche Problemfelder von Beginn an zu verhindern. An dieser Stelle sind 2 typische Problemfelder genannt:
- Um zB eine übermäßige Abkühlung des Abwassers im Winterbetrtieb und daraus resultierende Probleme an der Kläranlage zu vermeiden, ist die Erfassung der Abwassertemperatur vor und nach dem Wärmetauscher mittels Monitoring vorgeschrieben bzw. ist bereits im Rahmen einer Machbarkeitsstudie nachzuweisen, dass es zu keiner negativen Auswirkung bei der Kläranlage kommt.
- Weiters ist klar geregelt, dass durch Einbau von Wärmetauschern im Kanal der Durchmesser nicht mehr als 10% reduziert wird, um den ordnungsgemäßen Durchfluss nicht zu gefährden.
Nähere Details dazu können Sie bei uns anfordern bzw. finden Sie im ÖWAV Arbeitsbehelf 65.
JA, in vielen Fällen ist das auch absolut notwendig, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen
- monovalente Betriebsweise der Wärmepumpe: Energie aus Abwasser wird als Umweltenergiequelle eingesetzt und versorgt gemeinsam mit der Hilfsenergiequelle der Wärmepumpe das Heiz- und Kühlsystem. Dadurch kann eine Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern erreicht werden.
- Bi- oder Multivalente Betriebsweise der Wärmepumpe: Zur Spitzenlastabdeckung werden neben der thermischen Energie des Abwassers noch eine oder mehrere andere Energiequellen eingesetzt (wie zum Beispiel Fernwärme zur Spitzenlastabdeckung in der Winterzeit). Dies ermöglicht unter Umständen eine wirtschaftlicheren Betrieb durch kleinere Dimensionierung.
Weiters sollte man immer die Nutzung von Photovoltaik-Anlagen als Stromlieferant für die Wärmepumpe in Betracht ziehen – projektabhängig mit oder ohne Nutzung von Batterie- bzw. Speichersystemen.
Das österreichische Wasserrechtsgesetz WRG 1959 ist die die gesetzliche Grundlage für die Bewilligungspflicht.
Für die Nutzung des Abwassers von Dritten sind privatrechtliche Vereinbarungen zu treffen. Diese regeln unter anderem Nutzungsbedingungen, Vertragslaufzeit und Haftungsausschlüsse.
Bei der rechtlichen Abklärung mit dem Kanalnetzbetreiber, den privatrechtlichen und weiteren Vereinbarungen unterstützt rabmer GreenTech GmbH gerne mit Expertise aus bereits realisierten Projekten.
Energie aus Abwasser ist CO2-frei. Nur der notwendige Wärmepumpenstrom muss CO2-seitig berücksichtigt werden, wobei dieser großteils mit PV Anlagen erneuerbar produziert werden kann. Bedenkt man, dass auch der allgemeine Strom-Mix täglich grüner wird, so wird Energie aus Abwasser mittelfristig auch mit konventionellem Strommix komplett CO2-frei sein.
Grundsätzlich braucht der Betreiber einer Abwasserwärmenutzungsanlage nur die Genehmigung des Kanalnetzbetreibers. Der Kanalnetzbetreiber entscheidet darüber, ob in einem bestimmten Kanal eine Anlage zur Energiegewinnung aus Abwasser eingebaut werden darf oder nicht. Für Kanalnetzbetreiber ist als Träger einer hoheitlichen Aufgabe entscheidend, dass der Kanalbetrieb durch die energetische Nutzung des Abwassers in keiner Weise eingeschränkt wird. Genau das wird ua. auch durch den ÖWAV Arbeitsbehelf 65 geregelt bzw. sichergestellt. Als Unternehmen, das seit über fünf Jahrzehnten im Kanalbau tätig ist und sich auf die Realisierung von Abwasserenergieanlagen spezialisiert hat, kennen wir uns mit den Anforderungen im Kanal bestens aus. Mithilfe einer Nutzungsvereinbarung werden vor der Inbetriebnahme einer Anlage alle Parameter definiert, z.B. die Nutzungsdauer, die technischen Grundbedingungen und die zu entrichtende Nutzungsgebühr. Vorlagen für solche Nutzungsvereinbarungen stellen wir gerne zur Verfügung.
Im genutzten Kanalabschnitt entsteht für den Kanalnetzbetreiber somit kein höherer Reinigungs-, Wartungs- oder Kontrollaufwand.
Rabmer nutzt die besten am Markt verfügbaren Technologien und trifft projektspezifisch die Entscheidung, welche sich am besten eignet. Wir arbeiten dabei mit den führenden Technologieanbietern in diesem Bereich zusammen, wie zB die Fa. Uhrig bei der Nutzung von im Kanal verbauten Wärmetauschersystemen, oder die Firma Thermowatt, welche sich auf Bypass-Lösungen (externe Wärmetauscherbündel) für Großanlagen > 1 MW spezialisiert hat. Wärmepumpen werden ebenfalls projektspezifisch bei den führenden Produzenten im Rahmen der Projektplanung angefragt und realisiert. Bei Inhouse Lösungen greifen wir auf Wärmetauscherlösungen von primär österreichischen Anbietern zurück.
Die Installation der Wärmetauscher richtet sich nach den zugehörigen Vorgaben des Regelwerksgebers ÖWAV. Im ÖWAV Arbeitsbehelf 65 werden die Vorgaben definiert.
Die im Kanal montierten Wärmetauschermodule der Firma Uhrig werden zB nicht etwa einbetoniert, sondern mit sogenannten „Niederhaltern“ befestigt. Niederhalter sind Klammern, die mittels eines HKD-Spreizankers in der Kanalwand befestigt wird. Die maximale Bohrtiefe beträgt 40mm, Bohrungsdurchmesser 12mm. Die Verschraubung erfolgt flächenbündig mit Senkkopfschrauben (DIN 7991 M10x25). Alle Befestigungselemente sind in der Werkstoffgüte 1.4404 ausgeführt, um Wechselwirkungen zu vermeiden. Die Elemente und Verbindungsteile werden durch Abweisbleche gegen Verschmutzung und Beschädigung gesichert. Auch diese Abweisbleche sowie die Verkleidung der Vor- und Rücklaufleitungen sind aus dem Material 1.4404 gefertigt. Die Übergangsbereiche von der Kanalsohle zum ersten und vom letzten Element werden jeweils durch An- und Ablauframpung gesichert, sodass keine Grobstoffe hängenbleiben können. Die Rampen werden ebenfalls aus Edelstahl der Werkstoffgüte 1.4404 gefertigt.
Bei der Anwendung von Bypass – Technologien wird projektspezifisch in unmittelbarer Nähe zum Kanal ein Entnahmeschacht gebaut, über den das Abwasser zu den in einem Technikraum platzierten Wärmetauschersystemen transportiert wird. Details dazu können Sie gerne bei unseren Spezialisten anfragen.
In Abwasserdruckleitungen lassen sich Wärmetauscher ebenfalls einbauen. In diesen Leitungen ist die energetische Ausbeute stets besonders hoch. Einziger Nachteil gegenüber den normalen Kanälen, den sogenannten Freispiegelkanälen, ist, dass der Einbau der Wärmetauscher Tiefbauarbeiten voraussetzt. Abwasserdruckleitungen müssen freigelegt werden, zumeist wird ein ganzer Abschnitt einer Druckleitung durch einen neuen Leitungsabschnitt mit integriertem Wärmetauschersystem ersetzt. Im Falle eines Neubaus oder einer Sanierung einer Druckleitung ist dieser Ansatz wirtschaftlich gesehen immer hoch attraktiv. Stehen weder Neubau noch Sanierung an, dann ist der Umfang der Tiefbauarbeiten ausschlagegebend für eine Bewertung der Wirtschaftlichkeit. Dieser Umfang unterscheidet sich in je-dem Projekt. Da Freispiegelkanäle ab einer bestimmten Größe begehbar sind, braucht die Installation der Wärmetauscher hier keine Tiefbauarbeiten. Das macht das System grundsätzlich so attraktiv, ins-besondere im urbanen Raum, wo aufgrund fehlender Freiflächen viele Erneuerbare Energien nur sehr eingeschränkt als Versorgungsoption in Frage kommen.
Kanalnetzbetreiber nehmen eine hoheitliche Aufgabe wahr, das Abwassermanagement. Ein störungs-freier Betrieb genießt höchste Priorität, dementsprechend werden Wärmetauscher im Kanal nur dann genehmigt, wenn sie keine Einschränkung für die Kanalnetzbewirtschaftung bedeuten. Dieser Anforderung entsprechen wir mit unseren Lösungen.
In Deutschland und der Schweiz genehmigen die Kanalnetzbetreiber mittlerweile den Einbau von Kanalwärmetauschern, Berlin oder Zürich sind hier absolute Vorreiter. Auch in Österreich hat hier ein Umdenken stattgefunden, vor allem seitdem der ÖWAV Arbeitsbehelf 65 veröffentlicht wurde. Wien spielt hier eine klare Vorreiterrolle, aber viele weitere Städte wie Graz, Linz, Baden oder Wiener Neustadt sowie viele Gemeinden und Abwasserverbände haben die vielen Vorteile erkannt und beschäftigen sich intensiv mit diesem Thema.
Ein häufiger Vorbehalt der Kanalnetzbetreiber war früher die Abkühlung des Abwassers durch die Energieentnahme. Richtig ist, dass dem Abwasser bei der Abwasserwärmenutzung Wärmeenergie entzogen wird und das Abwasser in umittelbarer Nähe der Wärmetauscher abgekühlt wird. Aber es regeneriert sich auch schnell wieder, durch den Zufluss von neuem Abwasser und durch die Aufnahme von Umgebungswärme durch den Kanal. Als Faustregel gilt: Eine Anlage zur Energiegewinnung aus Abwasser braucht im Anschluss etwa die zwei- bis dreifache Länge der Anlage selbst als Erholungsstrecke, dann hat sich das Abwasser temperaturseitig wieder regeneriert. Ist eine Anlage 100 Meter lang, dann hat sich das Abwasser spätestens nach 200 bis 300 Metern wieder energetisch regeneriert. Daraus folgt, dass für die Kläranlagen, die meist eine Mindesttemperatur des Abwassers von 8 – 10 °C voraussetzen, nur entscheidend ist, wieviel Wärme die letzte Anlage vor der Kläranlage dem Abwasser entzieht und wie weit diese von der Kläranlage entfernt ist. Die Energieentnahme im Netz davor ist für die Kläranlagen irrelevant. Die Abwasserabkühlung ist somit keine Einschränkung für die Energiegewinnung aus Abwasser.
Umgesetzt werden die meisten Projekte mittlerweile im Contracting, sodass dem Endkunden ein fester Preis in ct/kWh für Wärme oder Kälte angeboten wird. Das bietet Transparenz und eine hohe Preisstabilität. Kunden haben so auf Wunsch nichts mit Betrieb oder der Anschaffung der Anlage zu tun, sondern beziehen Wärme oder/und Kälte „rundum sorglos“ zu einem festen Preis. Wir unterstützen Sie gerne bei der Suche nach einem geeigneten Contracting-Partner.
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