Wärmerückgewinnung aus Abwasser findet immer mehr Interesse

15.12.2009

Im Abwasser steckt eine große Wärmemenge, die mittels moderner Wärmepumpentechnologie zur Beheizung von Gebäuden verwendet werden kann. Dieser Wärmeaustausch kann über Kanäle erfolgen.

Die Abwasserentsorgung besteht bekanntermaßen aus einem weitverzweigten Kanalsystem unterirdisch, dass bislang ausschließlich für den Abwassertransport bestimmt war. Man hat bisher wenig konkret darüber nachgedacht, oder auch ignoriert, dass das Abwassernetz rein aufgrund seiner technischen Konstruktion auch ein riesiges flächendeckendes, oberflächennahes Erdwärme-Kollektorsystem ist, das zusätzlich mit warmen Abwässern aus häuslichen und gewerblichen Prozessen nachhaltig gespeist wird.

Die öffentliche Abwasserkanalisation in Deutschland transportiert ca. 11 Mrd. m3 Abwasser mit einer durchschnittlichen Temperatur von 15° C. Würde man diese Abwasserwärme nur um 5° C durch eine Wärmerückgewinnung reduzieren, könnte theoretisch eine Wärmemenge von ca. 65 Mio. MWh pro Jahr zurückgewonnen und zusätzlich genutzt, bzw. eingespart werden. Dieses entspricht einer Heizölmenge von 5,6 Mio. to. Mit dieser Menge könnten 12% der Gebäude in Deutschland beheizt werden. Gleichzeitig würde man den derzeitigen CO2-Ausstoß um 11 Mrd. to reduzieren.

Vor diesem Hintergrund sind grundlegend neue Konzepte entwickelt worden, wie modifizierte Abwasserrohre mit Edelstahlwärmetauschern. Die Rückgewinnung erfolgt nicht nur aus dem Abwasser, sondern auch aus der gleichfalls erwärmten Kanalluft und der Erdwärme. Durch verschiedene Konzepte ist eine Rückgewinnung möglich. Das größte Potenzial bieten lineare Systeme.

Das Konzept sieht vor, in ein handelsübliches Kanalrohr aus Beton ein Innenrohr nach dem Prinzip eines Doppelrohr - Wärmeüberträgers zu integrieren. Dieser Wärmetauscher wir aus Edelstahl Mat. 1.4571 gefertigt. Die Wandstärke beträgt 3 mm. Durch diese hochwertigen Materialien ist ein problemloser dauerhafter Betrieb gewährleistet. In dem Ringraum zwischen den beiden Edelstahl - Rohrwandungen zirkuliert das Wärmetauschermedium, das in normales Wasser sein kann. Um das Tauschermedium mit möglichst langen Weg durch den einzelnen Edelstahltauscher zu schicken, sind Lamellen zwischen den Wandungen eingebracht.

Die Verlegung erfolgt wie konventionell hintereinander im offenen Graben. Die verlegte Kanalstrecke wird weiterhin wie üblich betrieben und gewartet. Jeder Wärmetauscher wird über die seitlich abgehenden Anschlüsse mit einer separat im Graben verlegten Vor- und Rücklaufsammelleitung verbunden. Beide Sammelleitungen verlaufen vorzugsweise parallel zum Abwasserrohr, an die jeder Straßenanlieger unabhängig vom Kanal auf kürzestem Wege anschließen kann.

Dieses Konzept ist grundsätzlich anwendbar sowohl bei kommunalen Sammlern, wie auch bei privaten oder gewerblichen Grundleitungen, und ist vorrangig für anstehende Kanalerneuerungen bzw. die Erschließungen neuer oder zusätzlicher Kanalnetze konzipiert. Die Temperaturen des gesamten Abwasser und somit der Zulauftemperatur der Kläranlage werden bei einzelne Wärmerückgewinnungsanlage sicherlich nicht messbar beeinflusst.

Die Leistungsfähigkeit der obenbeschriebenen Anlagentechnik ist von mehreren Faktoren abhängig. Die Effizienz ist erheblich von der eigentlichen Temperatur des Fluid, der Fließgeschwindigkeit, dem Austausch der Luft im Gasraum, der Sielhaut (Ablagerungen) und nicht zuletzt von dem Füllungsgrad abhängig. Bei Industrien mit Abwässer, die erhöhte Temperaturen aufweisen, kann noch ein weiterer Effekt zur erhöhten Wirtschaftlichkeit führen. Wenn aufgrund von Produktions- und/oder Reinigungsverfahren die Abwassertemperaturen über der zulässigen Einleitertemperatur sind, kann durch einen entsprechenden Wärmetaucher die Temperatur auf ein zulässiges Maß gesenkt werden. Durch die lange, preiswerte Nutzungsdauer der Wärmepumpen und besonders der –tauscher, ergibt sich je nach individueller Anlage eine positives Kosten- Nutzen Rechnung.

Durch solche Anlagen ist der Betreiber und der Abnehmer der Anlagenwärme sehr unabhängig. Als Primärenergie wird nur noch relativ wenig Strom benötigt. Außerdem ist die Anlage fast CO2 neutral.


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