Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Hochschule RheinMain
University of Applied Sciences
Fachbereich: Architektur und Bauingenieurwesen
Studiengang: Bauingenieurwesen
BACHELORTHESIS
Energie aus Abwasser
Zum Erlangen des akademischen Grades
Bachelor of Engineering
B. Eng. (FH)
eingereicht von: Justus ANTON
Matrikelnummer: 466995
Anschrift: Pfarrer - Abel - Str. 15
67434 Neustadt
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. H. Eckhardt, Dipl.-Ing. P. Guckelsberger
Inhaltsverzeichnis
II
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ................................................................................................... II
Aufgabenstellung ................................................................................................. VII
Veranlassung und Zielsetzung ............................................................................. VII
Bearbeitungspunkte ............................................................................................ VIII
Eidesstattliche Versicherung ................................................................................... X
Vorwort ............................................................................................................... - 1 -
1. Einleitung ........................................................................................................ - 1 -
2. Gesetzliche Grundlagen der AWN ................................................................. - 3 -
3. Aktuelle Techniken und Möglichkeiten ......................................................... - 4 -
3.1 Techniken der Wärmerückgewinnungssysteme ....................................... - 4 -
3.1.1 Rückgewinnung im Abwasserkanal (Hauptstrom) ............................ - 5 -
3.1.2 Rückgewinnung am Objekt ............................................................... - 6 -
3.1.3 Rückgewinnung im Gebäude ............................................................. - 8 -
3.1.4 Rückgewinnung außerhalb des Kanals (Nebenstrom) ....................... - 9 -
3.2 Stromgewinnung aus Lageenergie und Strömungsenergie ..................... - 10 -
3.2.1 Turbine ............................................................................................. - 10 -
3.2.2 Wasserkraftschnecke ....................................................................... - 11 -
3.3 Abwasserturbine ..................................................................................... - 12 -
4. Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern .......................................... - 13 -
4.1 Rahmenbedingungen für Wärmerückgewinnung aus Abwasser ............ - 13 -
4.2 Vergleich der umgesetzten Projekte ....................................................... - 15 -
4.3 Auswertung der verschiedenen Wärmerückgewinnungssysteme ........... - 16 -
4.4 Risiko bei Eigenbetrieb und Energie-Contracting .................................. - 19 -
5. Einsatzmöglichkeiten der Wärmerückgewinnungs-Systeme in Haushalt,
Kommune und Industrie ................................................................................... - 20 -
5.1 Wärmerückgewinnung im Haushalt ....................................................... - 20 -
5.2 Wärmerückgewinnung in der Kommune ................................................ - 21 -
5.3 Wärmerückgewinnung in der Industrie .................................................. - 21 -
6. Betrachtung der Wärmetauscher unter ökologischen und ökonomischen
Gesichtspunkten ................................................................................................ - 23 -
6.1 Einfluss der Wärmegewinnungsanlagen auf die Kläranlage .................. - 24 -
7. Praxisprojekte ............................................................................................... - 26 -
7.1 Gesundheitshaus Leverkusen .................................................................. - 26 -
7.2 Pilotprojekt zur Gewinnung elektrischer Energie ................................... - 28 -
7.3 Industrieabwasser erwärmt Fernwärmenetz ........................................... - 29 -
7.4 Wärmerückgewinnung in einer Krankenhauswäscherei ......................... - 31 -
8. Bewährte Systeme aus der Praxis ................................................................. - 34 -
9. Visionäre Ansätze und Ausblick ................................................................... - 36 -
10. Literaturverzeichnis .................................................................................... - 38 -
Anhang .............................................................................................................. - 40 -
Abbildungsverzeichnis
III
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Funktionsschema Wärmetauscher/Wärmepumpe ........................ - 5 -
Abbildung 2: Funktionsschema Fallleitungswärmetauscher .............................. - 8 -
Abbildung 3: Fallleitungswärmetauscher ........................................................... - 8 -
Abbildung 4: Entnahmebauwerk und Wärmetauscher ....................................... - 9 -
Abbildung 5: Kaplan-Turbine ........................................................................... - 11 -
Abbildung 6: Kleinstwasserkraftwerk Blue Synergy EE ................................. - 12 -
Abbildung 7: Übersicht über die Nutzung der Abwasserwärme in Aurich ...... - 30 -
Tabellenverzeichnis
IV
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Wärmerückgewinnung im Kanal (Permanent) ................................ - 15 -
Tabelle 2: Direkt Wärmerückgewinnung am Beispiel einer Krankenhauswäscherei
.......................................................................................................................... - 16 -
Tabelle 3: Duschwärmetauscher (begrenzte Betriebszeit) ................................ - 16 -
Tabelle 4: Betriebskosten der Krankenhauswäscherei ..................................... - 18 -
Tabelle 5: Risiko bei Eigenbetrieb und Energie-Contracting ........................... - 19 -
Tabelle 6: Daten zum Gesundheitshaus ............................................................ - 26 -
Tabelle 7: Mögliche Themen zur Untersuchung .............................................. - 36 -
Bilderverzeichnis
V
Bilderverzeichnis
Bild 1: Im Kanal verlegte Wärmetauscherelemente ........................................... - 4 -
Bild 2: Einzug der Wärmetauschermatte ............................................................ - 6 -
Bild 3: Einbau eines Wärmetauschermoduls in einen Abwasserschacht ........... - 7 -
Bild 4: Wasserkraftschnecke ............................................................................ - 11 -
Bild 5: Gesundheitshaus Leverkusen ................................................................ - 26 -
Bild 6: Kanalrohr mit integriertem Wärmetauscher ......................................... - 28 -
Bild 7: Wärmetauscher ..................................................................................... - 32 -
Abkürzungsverzeichnis
VI
Abkürzungsverzeichnis
AWNA Abwasserwärmenutzungsgasanlagen
AWN Abwasserwärmenutzung
EEWärmeG Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz
EnEV Energieeinsparverordnung
DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und
Abfall e.V.
WT Wärmetauscher
Aufgabenstellung
VII
Aufgabenstellung
Bachelorthesis im Studiengang Bauingenieurwesen
für Herrn Justus Anton
Energie aus Abwasser
Veranlassung und Zielsetzung
Die Öl- und Benzinpreise haben 2012 neue Rekordhöhen erreicht. Weitere Ölkri-
sen, wie man sie in Deutschland schon seit den siebziger Jahren kennt, sind ab-
sehbar. Alle Anzeichen deuten daraufhin, dass es sich beim Erdgas über kurz oder
lang ähnlich verhalten wird, da Deutschland auch bei diesem Energieträger auf
Import angewiesen ist. Der Landschaftszerstörende Kohleabbau kann ebenfalls
keine Zukunftslösung sein. All diesen Energiequellen ist eines gemeinsam: Sie
sind endlich und daher nur noch für eine begrenzte Zeit verfügbar.
Die verheerenden Atomkatastrophen von Tschernobyl 1986 und Fukushima 2011
sowie eine Vielzahl kleinerer und/oder weniger bekannt gewordener Nuklearun-
fälle und vor allem das nicht lösbare Problem der Lagerung radioaktiver Abfälle
stellt im Hinblick auf kommende Generationen ein unkalkulierbares Risiko dar,
sodass verantwortungsvolle Wissenschaftler vor der weiteren Anwendung der
Atomkraft warnen.
In Deutschland wird der als „Revolution in der Energiepolitik“ 2011 angekündigte
Ausstieg aus der Atomenergie und die Verbrauchsreduktion der o.a., klimaschäd-
lichen Rohstoffe Erdöl, Erdgas und Kohle nur gelingen, wenn ein Mix aus Ener-
giesparmaßnahmen kombiniert mit der Anwendung und Förderung nachwachsen-
Aufgabenstellung
VIII
der, regenerativer Energiequellen sowie das Erforschen und Erschließen „neuer“
und nachhaltiger Energiequellen zur Umsetzung kommt.
In diesem Mix stellt die Wärmerückgewinnung aus Medien, die in den Industrie-
ländern täglich in großer Menge anfallen, wie z.B. Warmluft und Warmwasser
eine Art „neue Energiequelle“ dar, deren effektive Nutzung ein Schritt auf dem
Weg aus der Atomenergie sowie ein Beitrag zum Klimaschutz und zur Schonung
fossiler Brennstoffe sein kann.
Bearbeitungspunkte
1. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen dieser Arbeit die aktuellen
Möglichkeiten aber auch visionäre Ansätze der „Energiegewinnung aus
Abwasser“ (Wärme und Strom) recherchiert und die Grundlagen der je-
weiligen Verfahren neutral dargestellt werden.
2. Basierend auf den Rechercheergebnissen und Systembeschreibungen aus
(1) ist eine systemvergleichende Marktanalyse durchzuführen (Excel-
Tabelle). Für den Vergleich sind vom Bearbeiter eigenständig Kriterien
und Parameter zu wählen, die zum einen dem Kaufinteressenten eine mo-
netäre Entscheidungshilfe (Baukosten, Betriebskosten, Wartungsaufwand,
Amortisationszeit) sein können als auch die ökologischen Stärken und
Schwächen eines Systems (Umweltverträglichkeit, Nachhaltigkeit, Effizi-
enz) erkennen lassen.
3. Das täglich in jedem deutschen Haushalt anfallende Warmwasser als
Energiequelle zu nutzen, könnte bei flächendeckender Anwendung einen
großen Effekt auf die o. a. Ziele haben. Daher ist der „Ab- bzw. Warm-
wasserwärmerückgewinnung“ in Haushalt, Kommune und Industrie ein
gesondertes Kapitel zu widmen.
4. Anschließend sind mindestens 3 Praxisprojekte vorzustellen. Die ausge-
wählten Praxis-Projekte:
Können sich in Planung, Bau oder Betrieb befinden
Mindestens ein Projekt sollte länger als ein Jahr in Betrieb sein
Aufgabenstellung
IX
Monitoringprojekte sind auf Grund der hohen Datenbasis vorzu-
ziehen
Aktuelle Anfragen/Interviews mit Betreibern zum Stand und Zu-
friedenheit
5. Die Resultate aus (2) und (3) und (4) sollten im Idealfall in einem „Best
Practice Guide“ münden.
6. Gesetzliche Regelungen in Deutschland
7. Eigene Ideen/Konzepte, Visionen und Ausblicke
Eidesstattliche Versicherung
X
Eidesstattliche Versicherung
Hiermit versichere ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne
Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe. Alle Stellen,
die wörtlich oder sinngemäß aus veröffentlichten oder nicht veröffentlichten
Quellen entnommen sind oder auf Mitteilungen beruhen, sind als solche kenntlich
gemacht.
Die Arbeit hat in gleicher oder ähnlicher Form noch keiner anderen Prüfungsbe-
hörde vorgelegen.
Ort, Datum Unterschrift
Einleitung
- 1 -
Vorwort
Die Form dieser Bachelorthesis orientiert sich an der „Gestaltung von wissen-
schaftlichen Arbeiten“, die von der Hochschule RheinMain zur Verfügung gestellt
wurde. Die Bearbeitung der Thesis erfolgte innerhalb von 4 Wochen.
Die erstellte Umfrage ist keine repräsentative Umfrage. Sie zeigt lediglich mögli-
che Tendenzen auf.
1. Einleitung
Durch die steigenden Energiepreise wird weltweit nach Lösungen gesucht, den
Energiebedarf von Haushalten und der Industrie durch umweltfreundlichere und
erneuerbare Energien zu decken. Durch die Ölkrise in den Siebzigern wurde klar,
wie abhängig die Gesellschaft von Rohstoffen ist. Um diese Abhängigkeit zu ver-
ringern, ist es wichtig die benötigte Energie optimal und effizient einzusetzen. Um
in absehbarer Zeit den Ausstieg aus der Atomenergie und die Abhängigkeit von
klimaschädlichen Rohstoffen zu minimieren, wird es zunehmend bedeutender,
den Energiebedarf durch vielfältige Energiesparmaßnahmen zu minimieren. Dar-
über hinaus sollten nachwachsende und regenerative Energiequellen erforscht und
eingesetzt werden.
Abwasser fließt 24 Stunden am Tag durch unsere Kanalisationsnetze, mal wär-
mer, mal kälter. In diesem Abwasser steckt eine enorme Menge an Wärmeenergie,
welche ungenutzt durch die Kanäle fließt. Durch spezielle Wärmetauscher kann
die Abwasserwärme entzogen und zum Heizen und Kühlen benutzt werden. Die
Wärmetauscher können überall dort eingesetzt werden, wo warmes Wasser unge-
nutzt fließt. In Abwasserkanälen oder in industriellen Anlagen ist warmes Abwas-
ser ausreichend vorhanden. Es stellt eine langfristig sichere Energiequelle mit
kontinuierlich hohem Wärmeangebot dar. Mit Hilfe einer Wärmepumpe und den
Wärmetauschern kann diese Wärmeenergie zurückgewonnen werden.
Einleitung
- 2 -
Da ausreichend Wärmepotenzial im Abwasser vorhanden ist und heute ausgereifte
Technik zu dessen Nutzung zur Verfügung steht, sollte diese Energiequelle mehr
genutzt werden.
In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Möglichkeiten der Abwasser-
wärmenutzungsgasanlagen (AWNA) vorgestellt, sowie die Möglichkeiten der
Stromerzeugung aus Abwasser. Es erfolgt eine Darstellung der auf dem Markt
befindlichen Systeme. Diese werden hinsichtlich Bau- und Betriebskosten, sowie
Wartungsaufwand und Effektivität verglichen. Des Weiteren wird eine Befragung
von Kunden vor dem Hintergrund der Zufriedenheit und der praktischen Effizienz
durchgeführt. Diese werden dann zusammenfassend dargestellt und bewertet.
Weitere Möglichkeiten der Energiegewinnung aus Abwasser, wie beispielsweise
die Verwertung aus Klärschlamm zu Biogas, werden in dieser Arbeit nicht unter-
sucht.
Gesetzliche Grundlagen der AWN
- 3 -
2. Gesetzliche Grundlagen der AWN
Kanalnutzungsrecht
Zum Einbau von Wärmetauschern in Kanäle muss die zuständige Kommune ein
Kanalnutzungsrecht erteilen.
Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz
Ein wichtiges Gesetz zur Förderung von Wärmetauschern ist das Erneuerbare-
Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG). Es schreibt vor, dass bei Neubauvorhaben
ein Anteil erneuerbarer Energien zu berücksichtigen ist. Die Abwasserwärmenut-
zung ist als sogenannte Ersatzmaßnahme zu berücksichtigen.
Das heißt, alle Neubauten müssen einen Teil des benötigten Wärme-
Kälteenergiebedarfs mit erneuerbarer Energie decken, dieser liegt zwischen 15
und 50 Prozent, je nach Art der bezogenen erneuerbaren Energie. Die folgende
Auflistung zeigt den Anteil der benötigten erneuerbaren Energie am gesamten
Wärme- und Kälteenergiebedarf des Gebäudes.
Solare Strahlungsenergie mindestens 15%
Gasförmige Biomasse mindestens 30%
Geothermie und Umweltwärme mindestens 50%
Ersatzmaßnahmen (Abwasserwärme) 50%
Ausnahmen und genauere Regelungen sind dem EEWärmeG zu entnehmen [vgl.
http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/eew_rmeg/gesamt.pdf
[15.08.2013]].
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 4 -
3. Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
Es gibt verschiedene Ansätze die Energie aus Abwasser zu nutzen und wiederzu-
gewinnen. Die Entnahme kann im Verlauf des Abwasserfließweges, also auf dem
Weg vom Erzeuger bis in die Kläranlagen, an verschiedenen Stellen erfolgen. In
der Regel ist der Wirkungsgrad umso höher, je näher die Vorrichtung zur Wärme-
rückgewinnung dem Ort des Abwasseranfalles liegt, da dort noch keine großen
Wärmeverluste an die Umgebung abgestrahlt sind.
3.1 Techniken der Wärmerückgewinnungssysteme
Eine Möglichkeit, die Wärme aus dem Abwasser zu nutzen, ist die Abwasser-
wärmerückgewinnung. Das Grundprinzip ist bei allen Anlagen ähnlich.
Bild 1: Im Kanal verlegte Wärmetauscherelemente
Quelle: Uhrig Straßen-Tiefbau GmbH
Gebäudeerwärmung
„Durch einen Wärmetauscher wird dem Abwasser Wärme entzogen und durch
eine Wärmepumpe auf ein nutzbares Wärmeniveau „hochgepumpt“. Aus Gründen
der Wirtschaftlichkeit wird zumeist zusätzlich eine konventionelle Zusatzheizung
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 5 -
zur Abdeckung der Spitzenlast integriert“ [Bergmann T., Wanneke M. (2012), S.
28].
Gebäudekühlung
„Im Gegensatz zu konventionellen Heizsystemen kann eine AWNA auch zu
Kühlzwecken im Sommer genutzt werden; in diesem Fall wird die Raumwärme
über das Abwasser abgegeben“ [Bergmann T., Wanneke M. (2012), S. 28].
Die aktuellen Techniken werden in den folgenden Kapiteln beschrieben.
3.1.1 Rückgewinnung im Abwasserkanal (Hauptstrom)
„Diese Option ist besonders ergiebig, da ausreichende Wassermengen kontinuier-
lich zur Verfügung stehen“ [http://www.waerme-aus-abwasser.de/97.html
[06.08.13]].
Bei diesem System werden Wärmetauscher, die aus mehreren Elementen beste-
hen, auf den Boden des Kanals gelegt. Das Abwasser fließt darüber, wodurch das
Medium im Wärmetauscher die Wärmeenergie aufnimmt und zur Wärmepumpe
weiterleitet. Dadurch, dass sie aus einzelnen Elementen zusammengebaut werden,
ist die Länge und somit die erforderliche Entzugsleistung auf jedes Projekt ein-
fach anzupassen.
Abbildung 1: Funktionsschema Wärmetauscher/Wärmepumpe
Quelle: Rabtherm
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 6 -
Einbauvoraussetzungen
Der Kanaldurchmesser sollte hierbei zwischen DN800 – DN3000 liegen [vgl.
http://www.uhrig-bau.eu/de/therm_liner/thermliner_form_a/ [15.08.13]], da der
Kanal aus Installationszwecken begehbar sein muss.
„Aus Arbeitsschutzgründen dürfen Wärmetauscher in bestehende Kanäle erst ab
der DN800 manuell eingebaut werden“ [Deutsche Vereinigung für Wasserwirt-
schaft, Abwasser und Abfall e.V. (Hrsg.) (2008), S. 21].
Um aus kleineren Querschnitten (DN300 – DN1000) die Wärmeenergie zu nut-
zen, gibt es die Möglichkeit mit einer Wärmetauschermatte zu arbeiten. Diese
wird mit Hilfe einer Seilwinde in den Kanal gezogen, anschließend mit Druckluft
aufgestellt und mit UV-Licht ausgehärtet. Bei jener Methode ist es auch möglich,
dass der Kanal gleichzeitig abgedichtet wird. Dies geschieht mittels einer vorher
eingezogenen Matte, die auch wieder den oben beschriebenen Vorgang erfährt
[vgl. http://www.brandenburger.de/de/kanalsanierung/Heatliner/, [15.08.2013]]
Bild 2: Einzug der Wärmetauschermatte
Quelle: Brandenburger Liner GmbH & Co. KG
3.1.2 Rückgewinnung am Objekt
Bei diesem System wird das Abwasser in einem außerhalb des Gebäudes liegen-
den Schacht gesammelt und die Wärmeenergie mittels Wärmetauscher entzogen.
Die Entfernung zwischen dem Schacht und der Heizzentrale des Gebäudes sollen
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 7 -
so kurz als möglich sein, da nur so ein geringer Wärmeverlust an die Umwelt
stattfindet und die Systemeffektivität steigt.
Dadurch, dass das anfallende Abwasser des Gebäudes in einem Schacht gespei-
chert wird, können tageszeitliche Schwankungen abgefangen werden. Im Gegen-
satz zu der Wärmerückgewinnung im Kanal hat dieses System den Vorteil, dass
die Abwässer nicht erst durch den Abwasserkanal fließen, sondern auf dem kür-
zesten Wege zu dem Wärmetauscher gelangen, wodurch das Abwasser noch hohe
Temperaturen hat. Das System kann dort wirtschaftlich betrieben werden, wo viel
warmes Abwasser anfällt, wie z. B.:
Wohnanlagen,
Hotels,
Wäschereien,
Schwimmbäder,
Sportanlagen und bei
industriellen Anlagen, bei denen Prozessabwärme entsteht.
Bild 3: Einbau eines Wärmetauschermoduls in einen Abwasserschacht
Quelle: FEKA
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 8 -
3.1.3 Rückgewinnung im Gebäude
Abbildung 2: Funktionsschema Fallleitungswärmetauscher
Quelle: PREHEAT
Durch sogenannte Fallleitungswärmetauscher wird das warme Wasser, welches
beim Duschen anfällt, aus dem Abwasserrohr bereits „innerhalb“ der Gebäude am
Ort des Anfalls entzogen. Im gleichen Moment wird die gewonnene Wärmeener-
gie an das kalte Frischwasser abgegeben, wodurch das Duschwasser erwärmt
wird. Dieses System funktioniert nur, wenn durch das Abwasserrohr warmes
Wasser fließt und gleichzeitig warmes Wasser verbraucht wird.
Abbildung 3: Fallleitungswärmetauscher
Quelle: PREHEA
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 9 -
3.1.4 Rückgewinnung außerhalb des Kanals (Nebenstrom)
„Externe Systeme kommen dann bevorzugt zum Einsatz, wenn die räumlichen
oder örtlichen Gegebenheiten im Abwasserkanal dort keinen direkten Einbau zu-
lassen“ [Bergmann T., Wanneke M. (2012), S. 29].
Über ein Entnahmebauwerk wird ein Teilstrom des Abwassers aus dem Abwas-
serkanal entnommen und mit einer Filteranlage grob vorgefiltert. Als Nächstes
wird das vorgefilterte Abwasser in einen Wärmetauscher geleitet, der sich an der
Oberfläche befindet. Der Wärmetauscher wird, wenn möglich, im Freispiegel
durchströmt, womit stabile hydraulische Verhältnisse und ein guter Wärmeüber-
gang geschaffen werden. Die Übertragung der gewonnen Wärmeenergie erfolgt
auf ein sauberes Trägermedium, wie z. B. Wasser, welches dann zur Wärmepum-
pe transportiert wird. Das abgekühlte Abwasser wird mit dem Siebgut zusammen
in den Abwasserkanal gespült [vgl.
http://www.huber.de/fileadmin/02_Loesungen/08_Waerme_aus_Abwasser/02_W
aerme_aus_dem_Kanal_ThermWin/Prospekt//waermerueckgewinnung_de.pdf
[13.08.13]].
Abbildung 4: Entnahmebauwerk und Wärmetauscher
Quelle: Huber Se
Neben der beschriebenen Wärmerückgewinnung aus Abwasser gibt es inzwischen
auch Systeme zur Stromerzeugung, welche auf Basis der Nutzung von Strö-
mungs- und Lageenergie in Abwasserkanälen funktionieren.
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 10 -
3.2 Stromgewinnung aus Lageenergie und Strömungs-
energie
Diese Variante der Stromgewinnung steht noch ganz am Anfang der Entwicklung.
Die Gewinnung von Strom aus Abwasser ist sehr auf die lokalen Bedingungen
beschränkt, d. h. dass Fallhöhen oder Gefälle vorhanden sein müssen. Bislang
wurde die potenzielle Energie in den Fallschächten und auf langen Kanalgefälle-
strecken ungenutzt überwunden.
Einer Studie zufolge gibt es in diesem Sektor rein theoretisch ein energetisches
Potenzial von ca. 400 MWh/a bis 3000MWh/a [vgl. Deutsche Vereinigung für
Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (Hrsg.) (2008), DWA, S.43].
In den folgenden Kapiteln werden verschiedene Möglichkeiten vorgestellt, die zur
Stromerzeugung aus Abwasser eingesetzt werden können.
3.2.1 Turbine
Turbinen werden mit Wasser aus Druckleitungen beschickt. In Abhängigkeit von
Volumenstrom und Fallhöhe werden Kaplan,-Pelton,-oder Francisturbinen einge-
setzt. Die verschiedenen Turbinentypen unterscheiden sich in Schaufelform,
Funktionsprinzip, Drehzahl und Wirkungsgrad. Alle sollten aus Gründen der Wir-
kungsoptimierung eine hohe Drehzahl bei einem geringen Moment aufweisen.
Bedingt durch die Turbinen-Bauart muss das Abwasser frei von Fest- und Stör-
stoffen sein. Mit Turbinen können Leistungsbereiche von ca. 10 kW bis in den
mehrstelligen Megawattbereich abgedeckt werden. Turbinen sind bei wenig Was-
ser und geringen Fallhöhen unrentabel [vgl. Deutsche Vereinigung für Wasser-
wirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (Hrsg.) (2008), S.43]. Ab 10 m Fallhöhe
und 1,5 m3/s können Turbinen effizient eingesetzt werden.
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 11 -
Abbildung 5: Kaplan-Turbine
Quelle: Georg Pichler
3.2.2 Wasserkraftschnecke
Wasserkraftschnecken können bei geringen Wassermengen und geringen Höhen-
unterschieden (0,5 m – 10 m) zur Energiegewinnung eingesetzt werden. Aufgrund
der Höhendifferenz und der Schwerkraft setzt das eintretende Wasser die Schne-
cke in Bewegung und füllt dadurch die Wendelgänge. Durch die Rotation der
Schnecke wird ein Stromgenerator angetrieben. Durch die Bauart sind Störstoffe
kein Problem [vgl. http://www.landeskraftwerke.de/wasserkraft-schnecke.htm
[15.08.2013]].
Bild 4: Wasserkraftschnecke
Quelle: Ingenieurbüro Leimegger
Aktuelle Techniken und Möglichkeiten
- 12 -
3.3 Abwasserturbine
Einen neuen Ansatz gibt es von der Firma Blue Synergy GmbH, die durch eine
Turbine im Kanal die Strömungsenergie nutzt.
Abbildung 6: Kleinstwasserkraftwerk Blue Synergy EE
Quelle: Blue Synergy GmbH
Mit der Abwasserturbine von Blue Synergy GmbH ist es möglich elektrischen
Strom direkt aus dem Abwasserkanal zu produzieren. Das System eignet sich für
alle vorhandenen Kanalnetze in Städten oder freien Gewässern. Der Leistungsbe-
reich liegt bei 3 - 12 kW (24 h). Durch die spezielle Konstruktion als Außenläufer
ist es möglich die Turbine bei verschiedenen Wasserständen effizient zu betrei-
ben, gleichzeitig kann die Anlage größere Objekte hindurch befördern. Die Ver-
sandungs- und Verklebungsgefahr wird durch spezielle Anpassungen minimiert,
sodass die Anlage wartungsarm und kostengünstig betrieben werden kann. Dieses
System stellt eine CO²-neutrale Energiequelle dar, die aus der jeweils örtlichen
Abwasserströmung zentral und dezentral gewonnen werden kann [vgl.
http://www.blue-synergy.de/files/darstellung_abwasserturbine_ee.pdf
[20.08.2013]].
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 13 -
4. Marktanalyse und Zufriedenheit von Be-
treibern
Um einen kleinen Überblick über den Markt von Abwasserwärmetauschersyste-
men zu bekommen, wurden zwei Fragebögen entworfen (siehe Anhang). Der erste
Fragebogen sollte die Zufriedenheit und mögliche Verbesserungsvorschläge der
Betreiber von Wärmetauschersystemen in Erfahrung bringen.
Ein zweiter Fragebogen ging an die Hersteller von Wärmetauschern. Mit diesem
sollten die verschiedenen Systeme einem Vergleich unterzogen werden und mög-
liche Weiterentwicklungen und Problemlösungen abgefragt werden. Die Ver-
gleichsparameter wurden vom Autor der vorliegenden Arbeit festgelegt.
Um einen möglichst hohen Rücklauf der Fragebögen zu erreichen, wurde dieser
online durchgeführt. Die Antwortquote von Betreibern liegt bei 42 %, die der
Firmen liegt lediglich bei 25 %. Aufgrund der geringen Resonanz der Firmen ist
es nur tendenziell und unter Einbeziehung anderer Quellen möglich die Systeme
der verschiedenen Hersteller zu vergleichen.
4.1 Rahmenbedingungen für Wärmerückgewinnung aus
Abwasser
Bivalente und monovalente Systeme
Um Projekte mit AWNA vergleichbar zu machen, ist anzumerken, dass es biva-
lente und monovalente Auslegungen von Anlagen gibt.
Bei bivalenten Anlagen wird die Wärmepumpe auf eine Maximalleistung von 30
bis 40 Prozent der maximal benötigten Heizleistung (an den kältesten Tagen im
Winter) ausgelegt. Die restlichen 60 bis 70 Prozent übernimmt eine konventionel-
le Zusatzheizung. Dies führt dazu, dass im Gesamt-Jahreswärmebedarf 70 bis 80
Prozent durch die Wärmepumpe und nur 20 bis 30 Prozent durch die konventio-
nelle Heizung abgedeckt werden müssen. Durch diese Auslegung kann die Wär-
mepumpe viel kleiner und günstiger gebaut werden, als wenn sie 100 Prozent des
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 14 -
Leistungsbedarfs auch an den kältesten Tagen abdecken müsste [vgl. Buri R., Ko-
bel B. (2005)].
Bei der monovalenten Auslegung ist die Wärmepumpe so groß dimensioniert,
dass sie die erforderliche maximale Leistung übernimmt.
Laut Urs Studer (Rabtherm) werden Anlagen mit einer Leistung über 80 kW biva-
lent betrieben. Die monovalente Auslegung wird bei Leistungen unter 80 kW ein-
gesetzt, oder bei hohen Abwassertemperaturen.
Gewählte Vergleichsparameter
Außerdem ist anzumerken, dass die Anlagen in permanent arbeitende Systeme
und in solche, bei denen die Leistung nur in bestimmten Betriebszeiten zur Verfü-
gung steht, eingeteilt werden. Die Einheit mit der die Systeme verglichen werden
ist Euro pro kW.
Aufgrund der vielen Faktoren, die zur Investitionssumme führen, ist diese Einheit
nur ein sehr grober Anhaltspunkt und stellt so nur eine Preistendenz dar.
Systeme zur Stromgewinnung, sowie die vorgestellten Projekte konnten aufgrund
fehlender Daten nicht alle verglichen werden. Zur besseren Vergleichbarkeit wur-
den Projekte hinzugezogen, die ausreichend Daten lieferten.
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 15 -
4.2 Vergleich der umgesetzten Projekte
Folgende Daten beziehen sich teilweise auf die in Kapitel 7 beschriebenen Pra-
xisprojekte.
Tabelle 1: Wärmerückgewinnung im Kanal (Permanent)
Projektort: 1 2 3 Leverkusen 7.1
Versorgt: Verwaltungsgebäude Wohnanlage u.a. Wohnanlage Gesundheitshaus
Hersteller:
Kanalprofil: DN 1000 DN 1400
Trockenwetterabfluss: 60 l/s 90 l/s
Heizbedarf: 76 kW 257 kW 1030 kW
Kälteleistung Kanal: 200 kW
Heizleistung Kanal: 52 kW 260 kW 180 kW 242 kW
Abwassertemperatur: 13°C 10°C ~8°C
Länge Wärmetauscher: 34 m 141 m 95 m 120 m
Entfernung zum Kanal: 50 m 70 m 200 m 40 m
Amortisation: ca. 6 Jahre
Investitionssumme: 210.000 € 733.000 € ca.370.00 430.000 €
Betreibermodell: Nutzer finanziert A. Contracting Contracting Contracting
Bevorzugte Ausle-gung: monovalent bivalent bivalent bivalent
Anmerkung: Integraler WT
Euro/kW: 4038 €/kW 2819 €/kW 2055 €/kW 972 €/kW
Anmerkung: Die 972 €/kW sind am Beispiel Gesundheitshaus so gering, da es
sich um einen integrierten Wärmetauscher handelt und so im Zuge einer Erneue-
rung nur die Mehrkosten für den Wärmetauscher getragen werden mussten. Des
Weiteren wird dieser Wärmetauscher auch zu Kühlzwecken eingesetzt. Rechnet
man zur besseren Vergleichbarkeit nur mit der Heizleistung, so ergibt sich ein
Preis von 1776 €/kW.
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 16 -
Tabelle 2: Direkt Wärmerückgewinnung am Beispiel einer Krankenhauswäscherei
(begrenzte Betriebszeit) Quelle: Grazer ENERGIE Agentur
Projektort: Graz
Wärmeversorgung: Vorheizung des Frischwasser der Wäscherei
System: Fercher
Abwasserabfluss: ca. 5 l/s [38°C]
Frischwasserzulauf: ca. 5,6 l/s [14°C]
Temperatur Zulauf WT: 22°C
Temperatur Austritt WT: 29°C
Thermische Leistung: 180 kW
Thermische Energiemenge: ca 750.000 kWh/Jahr
Elektrischer Energiebedarf: ca. 9.600 kWh/Jahr
Betriebszeit: 200 Tage zu je 16 Stunden
Amortisation: 2 Jahre
Investitionssumme: 49.000 €
Euro/kW: 272 €/kW
Tabelle 3: Duschwärmetauscher (begrenzte Betriebszeit)
System: 1 2
Leistung: 3 kW 8,1 kW
Preis: 299 € 620 €
Euro/kW 100 €/kW 76 €/kW
Bei den Duschwärmetauschern ist anzumerken, dass in dem Preis nicht die Ein-
baukosten enthalten sind. Die Leistung, die abgerufen werden kann, ist abhängig
von der Duschdauer, Temperatur und der Wassermenge. Wie oben bereits schon
erwähnt, ist die Leistung nur während des Duschvorgangs abrufbar.
4.3 Auswertung der verschiedenen Wärmerückgewin-
nungssysteme
Ein Projektvergleich in Tabelle 1 zeigt, dass bei den Wärmetauschern im Kanal
die Investitionskosten für Anlagengrößen zwischen 50 und 300 kW Spitzenleis-
tung sich im Bereich von 1000 € bis 4000 € pro kW bewegen.
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 17 -
Betrachtet man die Investitionskosten pro kW und vergleicht diese mit der Leis-
tung der Anlage, lässt sich folgende Tendenz ablesen:
(1) Je größer bzw. leistungsstärker die Anlagen sind, desto geringer fallen die
Kosten pro kW aus.
(2) Die Preise sind unter anderem stark von der Entfernung zum Kanal abhän-
gig.
(3) Die Wärmetauscher im Kanal sind dann wirtschaftlich einsetzbar, wenn
entweder der Kanal erneuert werden muss (Integrale WT) oder eine Er-
neuerung der Heizungsanlage ansteht.
Besonders bei einer Niedertemperaturheizung arbeitet das System, welches mit
Hilfe einer Wärmepumpe das Trägermedium auf die gewünschte Vorlauftempera-
tur bringt, sehr effizient. Dieser Vorteil hängt damit zusammen, dass die Wärme-
pumpe nicht wie bei Standard-Heizkörpern das Trägermedium auf eine Vorlauf-
temperatur von 60 - 75 °C bringt, sondern nur auf eine Temperatur von 30 – 40
°C. Wenn zusätzlich zur Heizleistung auch die Kühlleistung des Kanals genutzt
wird, senkt sich der Preis pro kW erheblich. Aufgrund der Sielhautbildung und
dem Geschiebe auf den Wärmetauschern müssen die Anlagen derzeit noch bis zu
50 % größer gebaut werden gegenüber einer nicht realistischen, unverschmutzten,
sielhautfreien Kanalhaltung.
Die Betriebskosten (Wartung und Instandhaltung) liegen für Anlagen im Kanal
bei 5 bis 9 € pro kW und Jahr [vgl. Schinnerl D., Bucar G., u. a. (2007)]. Die
Amortisationszeit liegt zwischen 3 und 7 Jahren.
Nimmt man zum Vergleich die direkte Wärmerückgewinnung in Tabelle 2, fallen
die geringen Investitionskosten pro kW auf. Dies hängt damit zusammen, dass die
Anlage aufgrund ihrer höheren Abwassertemperatur nur eine kleine Wärmetau-
scheroberfläche benötigt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anlage relativ kompakt
ist und keine teuren Verbindungsleitungen zum Kanal verbaut werden müssen.
Die Betriebskosten sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 18 -
Tabelle 4: Betriebskosten der Krankenhauswäscherei
Quelle: Grazer ENERGIE Agentur
Investitionssumme 49.000 €
Betriebs- und Wartungskosten 500 €/Jahr
Energiekosten (Strom) 1.000 €/Jahr
Andere Kosten 0 €/Jahr
Gesamte Betriebskosten 1.500 €/Jahr
Betrachtet man nur die Betriebs- und Wartungskosten in Tabelle 4, kommt man
auf ca. 2,70 € pro Jahr und kW. Nimmt man die gesamten Betriebskosten, die
nötig sind um die Leistung zu erhalten, kommt man auf ca. 8 € pro Jahr und kW,
dies entspricht etwa den Betriebskosten der Wärmetauscher im Kanal. Diese spe-
zielle Anlage spart CO2-Emissionen durch die Reduktion von ca. 2400 kWh Erd-
gas pro Tag. Die Amortisationszeit liegt bei diesem Projekt bei 2 Jahren.
Die Duschwärmetauscher in Tabelle 3 sind im Vergleich zu den anderen Syste-
men sehr teuer. Es muss berücksichtigt werden, dass diese einfachen Systeme
eben auch nur dann arbeiten, wenn geduscht wird. Das sind bei einer vierköpfigen
Familie bei einer Duschdauer von je 5 min 120 Stunden im Jahr. Die Betriebszeit
der Wäscherei beträgt zum Vergleich 3200 Stunden im Jahr. Dies lässt erkennen,
dass die Duschwärmetauscher aufgrund ihrer geringen Betriebszeit im Gegensatz
zu den anderen Systemen sehr teuer sind.
Laut CEATI-Rechner, mit dem die Einsparung von Duschwärmetauschern be-
rechnet werden kann, ergibt sich folgende Amortisationszeit:
Rechnet man mit 4 Duschen/Tag zu je 7 Minuten und 9,5 l/min ergibt sich
bei einem Gaspreis von 0,63 €/m3 eine Einsparung von ca. 83 €/Jahr. Dies
führt bei einem Preis von 800€ inkl. Einbau (wurde vom Bearbeiter ge-
schätzt) zu einer Amortisationszeit von mehr als 9 Jahren.
Nimmt man das gleiche Beispiel und duscht nur 5 Minuten, so ergibt sich
eine Einsparung von 59 €/Jahr. Die Amortisationszeit beträgt ca. 13 Jahre.
Diese Berechnung zeigt, dass erst in Häusern mit vielen Bewohnern und langen
Duschzeiten solche Duschwärmetauscher sinnvoll eingesetzt werden können.
Marktanalyse und Zufriedenheit von Betreibern
- 19 -
Das oben genannte Beispiel wurde mit dem Gaspreis von 2012 berechnet. Nimmt
man an, dass in Zukunft der Gaspreis um 20 % steigt, verringert sich die Amorti-
sationszeit im ersten Beispiel bereits um ca. 2 Jahre.
4.4 Risiko bei Eigenbetrieb und Energie-Contracting
Ein Contractor plant, baut, finanziert, betreibt und wartet die Anlagen. Diese Leis-
tungen werden dem Contracting-Nehmer über den Verkauf der Wärme verrech-
net. Die Grundlage des Contractings ist ein Vertrag, der die Modalitäten der Ener-
gielieferung, die Eigentumsverhältnisse und Verantwortlichkeitsgrenzen festlegt.
Die Vertragslaufzeit liegt im Bereich der gesicherten Anlagenlebensdauer, üblich
sind 15 bis 30 Jahre [vgl. Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V. u. a. (Hrsg.)
(2005), S. 33].
Die Tabelle 5 zeigt die Risiken der Betreibermodelle auf. Die Ergebnisse des Fra-
gebogens zeigen, dass beide Modelle ausgeglichen auf dem Markt angewendet
werden.
Tabelle 5: Risiko bei Eigenbetrieb und Energie-Contracting
Quelle: Bundesverband WärmePumpe e.V.
Bereich Eigenbetrieb Energie-Contracting Garantie kein Risiko kein Risiko
Reparaturen nach Garantieende volles Risiko kein Risiko
Energiepreisentwicklung volles Risiko volles Risiko
Wartung volles Risiko kein Risiko
Verfügbarkeit der Anlage volles Risiko kein Risiko
Zustand der Anlage volles Risiko kein Risiko
Kapitaldienst volles Risiko kein Risiko
Verkauf der Liegenschaft keine Abhängigkeit Abhängigkeit
Einsatzmöglichkeiten der AWNA
- 20 -
5. Einsatzmöglichkeiten der Wärmerückge-
winnungs-Systeme in Haushalt, Kommune
und Industrie
Mit der Energiewende will Deutschland unabhängiger von fossilen Energieträgern
wie Öl und Gas werden. Um dieses Ziel zu erreichen, können die AWNA im
Energiemix mit anderen Regenerativenergien einen großen Beitrag leisten. Die
Vorteile dieser Energiegewinnung sind offensichtlich:
Greift nicht in das Landschaftsbild ein
Nutzt vorhandene Systeme
Es ist kein Import von Rohstoffen nötig
Es werden keine gefährlichen Abfälle produziert
Imagegewinn
Gewinnt geräuschlos Wärmeenergie
Um einen möglichst großen Effekt zu erzielen, ist es nötig, diese Systeme flä-
chendeckend einzusetzen. Ein großes Potenzial liegt hierbei in der Industrie.
5.1 Wärmerückgewinnung im Haushalt
Die Wärmerückgewinnung kann an verschiedenen Stellen im Haus erfolgen. Wie
so oft muss bei jedem Haus individuell überprüft werden, wo und wie die Wärme-
rückgewinnung eingesetzt werden kann. Bei einer 4-köpfigen Familie kann sich
eine Installation von einem Fallleitungswärmetauscher an das Abwasserrohr
schon ab Duschzeiten über 5 Minuten lohnen. Der Nachteil dieser Methode ist,
dass nur während des Duschvorgangs das zulaufende Kaltwasser durch das Ab-
wasser erwärmt wird.
Eine effektivere Lösung liegt z. B. in der Anwendung bei Mehrfamilienhäusern
oder Wohnblocks. Bei diesem System wird das Abwasser der Bewohner in einem
Einsatzmöglichkeiten der AWNA
- 21 -
Behälter, der am Objekt eingebaut wird, aufgefangen. In dem Behälter sind Wär-
metauscher installiert die dem Wasser die Wärmeenergie entziehen. Dieses Sys-
tem hat den Vorteil, dass das Abwasser aufgrund der Nähe zum Anfallsort noch
eine relativ hohe Temperatur aufweist und zudem regelmäßiger über 24 Stunden
anfällt, da im Mehrfamilienhaus viele Menschen mit unterschiedlichen Lebens-
rhythmen und damit unterschiedlichen Warmwasserverbrauchszeiten, angeschlos-
sen sind.
Bei Passivhäusern oder Häusern mit Flächenheizung kann eine Wärmerückge-
winnung im Kanal rentabel betrieben werden, da die Vorlauftemperatur bei Flä-
chenheizungen geringer ist. Die eingesetzte Wärmepumpe muss nur eine geringe
Wärmeerhöhung bewirken, womit diese Anlage sehr effizient und ohne großen
Strombedarf arbeitet.
5.2 Wärmerückgewinnung in der Kommune
Um den Bekanntheitsgrad der AWNA zu erhöhen, kann die Kommune einen gro-
ßen Beitrag leisten. Sie kann eine systematische Ermittlung geeigneter Standorte
durchführen, Förderbeiträge zu Voruntersuchungen bereitstellen und bei der Rea-
lisierung beratend zur Seite stehen. Eigene Projekte in kommunalen Bauten wie
Schulhäusern, Verwaltungsgebäude oder Schwimmbädern können eine wichtige
Vorbildfunktion haben und sind unter anderem auch ein idealer Imageträger [vgl.
Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V. u. a. (Hrsg.) (2005), S. 28].
Voraussetzung ist natürlich, dass im Vorfeld eine fachkundige Machbarkeitsstudie
neben dem positiven Umweltaspekt (CO2-Neutral) auch zu einem wirtschaftlich
tragfähigen Ergebnis der Maßnahme kommt.
5.3 Wärmerückgewinnung in der Industrie
Sehr viele Industrieunternehmen und Gewerbebetriebe verfügen über hochtempe-
rierte Abwässer aus Produktionsprozessen. Um diese warmen Abwässer in das
öffentliche Kanalnetz einzuleiten, müssen die jeweiligen Entwässerungssatzungen
eingehalten werden. Diese schreiben vor, dass die Abwassertemperatur nicht
oberhalb eines bestimmten Grenzwertes liegen darf, d. h. sie müssen entweder
höhere Abwassergebühren zahlen oder vor der Einleitung technisch herunter ge-
Einsatzmöglichkeiten der AWNA
- 22 -
kühlt werden [vgl.
http://www.abwasserwaermenutzung.com/hauptnavigation/technologien/auf-
industriegelaenden/ [16.08.13]].
Diese Wärme gilt es zu nutzen. Dies kann entweder dadurch realisiert werden,
indem die Industrieanlage damit beheizt wird oder dass es in ein Nahwärmenetz
eingespeist wird.
Ökologische und ökonomische Betrachtung der Wärmetauscher
- 23 -
6. Betrachtung der Wärmetauscher unter öko-
logischen und ökonomischen Gesichtspunk-
ten
Ökologie
Die Kanalwärmenutzung hat, wie viele andere Verfahren der Wärmeenergiege-
winnung, das Ziel diese Wärmeressource möglichst effizient zu nutzen. Es wird
hiernach eine konsequente Form des Recyclingprinzips im Sinne des nachhaltigen
Umgangs mit begrenzten Energiereserven verfolgt. Die Gesetzmäßigkeiten der
Physik lassen die Wärmerückgewinnung nur im begrenzten Maße zu. Bislang
muss noch auf Gas oder Strom zurückgegriffen werden, um auf eine höher tempe-
rierte Heizwärme zu gelangen. Die Wärmpumpentechnik mit der Wärmerückge-
winnung im Kanal kann im Hinblick auf die Erschöpfung der fossilen Energiere-
serven der Erde durchweg positiv gewertet werden [vgl. Badenova AG & Co. KG
(2007)].
Da dem Abwasser Wärme entzogen wird, wirkt sich das positiv auf die Wärme-
überlastung von Grund- und Oberflächengewässer aus.
Ökonomie
Unter ökonomischen Gesichtspunkten kann eine Wärmetauscheranlage nur dann
wirtschaftlich betrieben werden, wenn alle Rahmenbedingungen optimal eingehal-
ten werden. Bei einigen realisierten Anlagen wurden viele Kompromisse einge-
gangen, wodurch sie noch nicht mit den konventionellen Heizsystemen mithalten
können.
Andererseits braucht es die Erkenntnisse solcher „Versuche“ um das theoretische
Prinzip zu optimieren und praxistauglich zu machen.
Nach der Evaluation von Badenova ist die sinnvolle untere Grenze nicht die, wie
meistens behauptet, Q = 15 l/s sondern allein aus wirtschaftlichen Gründen min-
destens einen Abwasserstrom von 40 l/s [vgl. Badenova AG & Co. KG (2007)].
Das hängt damit zusammen, dass der Preis der Anlage pro kW-Leistung fällt. Eine
Ökologische und ökonomische Betrachtung der Wärmetauscher
- 24 -
Regel ist auch, dass der Preis der Zuleitungen nicht mehr als 20% [Badenova AG
& Co. KG (2007)] der Gesamtinvestition betragen darf.
Aufgrund der moderaten Preise für Öl, Gas und Strom ist es „momentan“ noch
schwer, durch die höheren Investitionen mit der preiswerteren Standardtechnik zu
konkurrieren [vgl. Badenova AG & Co. KG (2007)]. Allerdings wird es interes-
sant, wenn man die „alternativen“ Formen der Heiztechnik wie z. B. Geothermie
vergleicht. In dieser Betrachtung kann die Wärmeenergiegewinnung aus Abwas-
ser bereits mit anderen alternativen Energieformen mithalten.
6.1 Einfluss der Wärmegewinnungsanlagen auf die Klär-
anlage
Die Abwassertemperatur ist für die Abwasserreinigung ein wichtiger Aspekt. Da
die Abwasserreinigung überwiegend durch biologische Prozesse erfolgt, wird die
Reinigung mit sinkender Abwassertemperatur teurer.
„Aufgabe von Entwässerungssystem und Kläranlage ist und bleibt vorrangig die
Ableitung und Klärung von Abwasser. Energiegewinnung im Abwasserkanal ist
diesem Ziel untergeordnet und darf es nicht gefährden“ [Deutsche Vereinigung
für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (Hrsg.) (2008), S. 28].
Laut DWA kann davon ausgegangen werden, dass solange durch den Wärmeent-
zug die im Zulauf der Kläranlage resultierende Abwassertemperatur nicht mehr
als 0,5 K abgesenkt wird und die Abwassertemperatur im Belebungsbecken die
vorgesehenen Reinigungsprozesse nicht unter die Bemessungstemperatur fallen,
ist die Wärmeentnahme in Hinblick auf die Leistung der Kläranlage als unkritisch
zu beurteilen [vgl. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und
Abfall e.V. (Hrsg.) (2008), S. 33].
Jedoch sollte jede Maßnahme der Wärmeentnahme im Kanal, mit dem jeweiligen
Kläranlagenbetreiber abgesprochen werden und die Auswirkungen, vor allem bei
größeren Projekten, die in der Nähe zur Kläranlage liegen, untersucht werden.
Auch weil dies bei Temperaturabsenkung des Abwassers Auswirkungen auf die
Reinigungsleistung der Kläranlage hat. Dies kann für den Kläranlagenbetreiber
einen finanziellen Schaden zur Folge haben.
Ökologische und ökonomische Betrachtung der Wärmetauscher
- 25 -
Im Regelfall scheint der Abkühleffekt für die Bemessung von Großkläranlagen
derzeit von untergeordneter Bedeutung, da das Abwasser nach frühzeitigem
Wärmeentzug etwa mit ähnlicher Temperatur in die Kläranlage kommt wie bei
Kommunen, die keine Wärmetauscher im Kanal installiert haben.
Dies liegt darin begründet, dass die Wärmetauscher das Wasser nahe dem Abwas-
seranfallsort abkühlen. Der dabei erreichte Abkühlungsgrad erfolgt bei Systemen
ohne Wärmetauscher durch Wärmeabgabe an die Umwelt auf dem Fließweg zur
Kläranlage ohnehin, sodass eine Temperatur-Differenz unmittelbar am Zulauf der
Kläranlage kaum auszumachen ist.
Praxisprojekte
- 26 -
7. Praxisprojekte
7.1 Gesundheitshaus Leverkusen
Bild 5: Gesundheitshaus Leverkusen
Quelle: Medicke
Tabelle 6: Daten zum Gesundheitshaus
Quelle: BWP
Wärmenutzung: Gesundheitszentrum mit 12.500m²
Nutzfläche
Wärmeleistungsbedarf: 1.030 kW
Kälteleistungsbedarf: 470 kW
Heizleistung Wärmepumpe: 242 kW
Kälteleistung Wärmepumpe: 200 kW
Anteil Abwasserenergie an der gesam-
ten Energieproduktion:
68%
Praxisprojekte
- 27 -
Beteiligte:
Bauherrschaft: Health Care Immobilien, Abensberg
Eigentümer Kanalwärmetauscher: Technische Betriebe Leverkusen
Trockenwetterrinne: dw Betonrohre, Dormagen
Hersteller Wärmetauscher: Wallstein GmbH, Recklinghausen
Energiecontractor: Harpen Energie Contracting, Dortmund
Generalunternehmer: Planer Rabtherm AG, Zürich
Das Gesundheitshaus ist ein Büro-, Einkaufs- und Dienstleistungszentrum. Es
bietet Service rund um Gesundheit und Wohlbefinden mit entsprechenden Mög-
lichkeiten zum Einkaufen. Beim Bau des Gebäudes hatte das Thema Gesundheit
einen hohen Stellenwert. Die Baustoffe wurden nach strengen Grundsätzen der
Bauökologie ausgewählt. Der Energiebedarf wird weitgehend mit Abwasserener-
gie gedeckt. Zunächst war das Gebäude an die Fernwärme angeschlossen. Als
aber 40m vor dem Gebäude der Abwasserkanal saniert und erweitert werden
musste, wurde eine Machbarkeitsstudie zur Abwasserwärmenutzung in Auftrag
gegeben. Der untersuchte Kanal der Stadtentwässerung Leverkusen, an den rund
7.000 Einwohner angeschlossen sind, war geeignet. So wurde im Rahmen der
Sanierung ein integrales System verbaut, was den Vorteil hat, dass der Wärmetau-
scher bereits im Kanalrohr mit einbetoniert ist.
Die Gesamtkosten beliefen sich auf ca. 430.000 Euro. Daran beteiligte sich das
Umweltministerium von Nordrhein-Westfalen mit einem Zuschuss von 50 Pro-
zent. Der Preis, den die Mieter des Gesundheitshauses für die Abwasserenergie
bezahlen, liegt leicht unter demjenigen der Fernwärme [vgl. Bundesverband
WärmePumpe (BWP) e.V. u. a. (Hrsg.) (2005), S. 16-17].
Praxisprojekte
- 28 -
Bild 6: Kanalrohr mit integriertem Wärmetauscher
Quelle: Rabtherm AG
Bei diesem Projekt fallen besonders die geringen Herstellungskosten pro Kilowatt
auf (siehe Tabelle 1) und dass der Bauherr sich für dieses System umentschied,
obwohl er schon an das Fernwärmenetz angeschlossen war.
7.2 Pilotprojekt zur Gewinnung elektrischer Energie
In der Stadt Aachen wurde 2002 ein Pilotprojekt umgesetzt, womit herausgefun-
den werden sollte, inwieweit das Potenzial zur Gewinnung von elektrischer Ener-
gie aus Abwasser genutzt werden kann. Unter anderem wurde es auf die wirt-
schaftlichen Aspekte untersucht. In einem Tiefsammler wurden zur Überwindung
der Höhendifferenz zwischen zwei Stauraumkanälen zwei Absturzbauwerke inte-
griert. Zur Stromerzeugung entschied man sich für ein oberschlächtiges Wasser-
rad. Die Fließsohlendifferenz von ca. 13,50 m wurde in einem Wirbelfallschacht
überbrückt. Das Bauwerk wurde für einen maximalen Abfluss von 8250 l/s ausge-
legt. Die Trockenwetterabflüsse liegen zwischen ca. 30 l/s in der Nacht und ca.
120 l/s am Tag. Aufgrund der aggressiven Atmosphäre im Kanal entschied man
sich für ein verzinktes Stahlrad mit 8 Radarmen und ca. 5,5 Metern im Durchmes-
ser. Das Rad wurde quer zur Fließrichtung eingebaut und bezieht das Wasser über
eine Bypassleitung. Das Wasserrad wurde für einen Maximalzufluss von 150 l/s
bemessen, bei 30 l/s (in der Nacht) produziert es aber auch schon Strom. Die
Wasserradwelle ist an einen Asynchrongenerator angeschlossen, der mit 750
U/min angetrieben wird. Die Nennleistung beträgt 6 kW, womit Schätzungen
nach 45 000 – 50 000 kWh Strom im Jahr produziert werden kann. Mit dieser
Praxisprojekte
- 29 -
Leistung können zehn vierköpfige Familienhaushalte mit Strom versorgt werden.
Dieses Projekt wurde im Rahmen einer Gesamtbaumaßnahme umgesetzt [vgl.
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (Hrsg.)
(2008), S. 44].
7.3 Industrieabwasser erwärmt Fernwärmenetz
In der Stadt Aurich wird aus einem Molkereibetrieb ein Fernwärmenetz erwärmt.
In der Molkerei fallen stündlich zwischen 30 und 90 m³ vorgereinigtes Abwasser
an. Das 30 °C warme Abwasser wird durch externe Wärmetauscher gewonnen,
und als „kalte Fernwärme“ eingespeist. Mit dieser Fernwärme wird zurzeit das
Heizungs- und Warmwassersystem einer neuen Veranstaltungshalle versorgt.
Das vorgereinigte Abwasser wird mittels Druckleitung zur Kläranlage gepumpt.
In einer Wärmeüberträgerstation kann durch die gewonnene Wärmeenergie bis zu
1,5 MW Wärme mit einer Temperatur zwischen 12 und 25 °C gewonnen werden.
Mit diesem niedrigen Temperaturniveau wird das Heizwasser über eine 1,5 km
lange Fernwärmeleitung zum Entnahmeort transportiert. Am Entnahmeort wird
durch eine Wärmepumpe mit 85 kW Wärmeleistung das Wasser auf ca. 55 °C
gebracht. Mit dieser Leistung wird die benötigte Grundlast der Mehrzweckhalle
abgedeckt. Bei ungleichmäßigem Verbrauch kann die Wärme in Pufferbehältern
gespeichert werden.
Praxisprojekte
- 30 -
Abbildung 7: Übersicht über die Nutzung der Abwasserwärme in Aurich
Quelle: DBU
Praxisprojekte
- 31 -
Die gewonnene Wärmeenergie soll in Zukunft auch noch in einem Allwetterbad
eingesetzt werden, wobei hier die Wärmepumpenleistung bei ca. 400 kW liegen
wird. Das Wärmepotenzial von bis zu 1,5 MW reicht auch noch aus um weitere
Gebäude an der Fernwärmestrecke anzuschließen. Unter anderem soll die Wär-
meenergie noch zur Klärschlammtrocknung eingesetzt werden.
Projektdurchführung:
Stadt Aurich
ECO.S Energieconsulting Stodtmeister
[Vgl. Jacob U., Brüggemann J. (2010)]
Dieses Projekt fällt besonders positiv auf, da es zeigt, wie viel Wärmeenergie in
industriellem Abwasser steckt und das es möglich ist mehrere Objekte damit zu
versorgen. Auch wird aufgezeigt, dass der Transport der Wärmeenergie bis zu 1,5
km möglich ist.
7.4 Wärmerückgewinnung in einer Krankenhauswäscherei
In Graz wird in einer zentralen Krankenhauswäscherei die Wärme aus dem anfal-
lenden Abwasser zurückgewonnen. Das heiße Abwasser wird dabei mit einem
Wärmetauscher für das Vorheizen des kalten Frischwassers eingesetzt.
Die Abwassertemperatur der Wäscherei beträgt ca. 38 °C, durch einen Wärmetau-
scher wird die gewonnene Wärmeenergie an das ca. 14 °C kalte Frischwasser
übertragen. Das Abwasser der Wäscherei wird zuerst in einem Speicherbecken
gesammelt, von wo es dann mittels Schmutzwasserpumpe zum Wärmetauscher
transportiert wird. Nach Entnahme der Wärmeenergie wird das Abwasser der öf-
fentlichen Kanalisation zugeführt. Das Frischwasser wird dem Wärmetauscher
mit ca. 22 °C zugeführt. Die Wärmeenergieübertragung des Abwassers auf das
Frischwasser erfolgt im Gegenstrom, wodurch es ca. 29 °C erreicht. Die Anlage
wird ca. 200 Tage im Jahr zu je 16 Stunden genutzt.
Der eingesetzte Wärmetauscher der Fa. Bernhard Fercher ist aufgrund seiner of-
fenen Bauweise sehr wartungsarm. Bei Bedarf wird die Oberfläche der Wärme-
tauscher durch einen Hochdruckreiniger gesäubert. Dies ist möglich, da das Ab-
Praxisprojekte
- 32 -
wasser frei über die Wärmetauscher fließt. Dabei entsteht eine Filmströmung die
für einen schnellen Wärmeübergang sorgt.
Bild 7: Wärmetauscher
Quelle: Fa. Bernhard Fercher
Wärmeversorgung: Vorheizung des Frischwassers durch Wärmetauscher
Abwasserfluss: ca. 5 l/s
Frischwasserzulauf: ca. 5,6 l/s
Thermische Leistung: 180 kW
Thermische Energiemenge: ca. 750.000 kWh/Jahr
Elektrischer Energiebedarf: ca. 9.600 kWh/Jahr
In Betrieb seit 2002
Wärmetauscher Hersteller: Fa. Bernhard Fercher
Der elektrische Energiebedarf setzt sich hauptsächlich aus dem Strombedarf der
Schmutzwasserpumpen zusammen.
Die Investitionssumme von 49.000 € wurde mit der Energiekosteneinsparung re-
finanziert. Es wurde über 4 Jahre jeweils die Hälfte der Einsparung an den Anla-
Praxisprojekte
- 33 -
genhersteller bezahlt. So hatte die Krankenhauswäscherei von Beginn an einen
Kostenvorteil und die Amortisationszeit betrug dadurch lediglich 2 Jahre.
Die Auflagen des öffentlichen Kanalnetzbetreibers, dass die Abwassertemperatur
nicht über 30 °C liegen darf, konnten mit dieser Maßnahme nun eingehalten wer-
den [vgl. Schinnerl D., Bucar G., u. a. (2007), S. 20-21].
Bei diesem Projekt fällt besonders positiv auf, dass durch eine einfache Technik
CO2-Emission eingespart werden und dass diese Anlage sich innerhalb von 2 Jah-
ren refinanziert hat.
Bewährte Systeme aus der Praxis
- 34 -
8. Bewährte Systeme aus der Praxis
In der Schweiz ist die Abwasserwärmerückgewinnung schon seit zirka 30 Jahren
im Einsatz und hat sich dort auch schon bewährt. Bis auf wenige Anlagen in
Deutschland wurden viele erst innerhalb der letzten 5 Jahre realisiert. Dies hängt
mit der momentan verbesserten Förderpolitik hierzulande und den steigenden
Energiepreisen zusammen.
„Während bei der Wärmenutzung der Anstieg des Ölpreises und die Weiterent-
wicklung der Technologie ins Gewicht fallen, sind es bei der Stromproduktion die
bessere Vergütung für Kleinwasserkraftwerke“ [Schmid F., u. a. (2010), S.22].
Auch spielt bei manchen Projekten, wie im Beispiel Gesundheitshaus in Lever-
kusen, das „grüne“ Image eine immer größere Rolle.
Wenn man die Rentabilität dieser Anlagen betrachtet, fällt die Anlage der Kran-
kenhauswäscherei mit einer Amortisationszeit von 2 Jahren und die geringen Kos-
ten pro kW auf. Diese Art von Anlagen können effizient und ohne Subventionen
wirtschaftlich gebaut und betrieben werden.
Bei Wärmetauscheranlagen im Kanal ist dies, unter bestimmten Voraussetzungen,
auch möglich. Um die Anlagen ohne staatliche Subventionen wirtschaftlich be-
treiben zu können, sind bestimmte Objekte bevorzugt. So können bspw. Hallen-
schwimmbäder, die das ganze Jahr über beheizt werden, oder große Gebäude, die
im Winter einen großen Wärmebedarf haben und im Sommer mit den Wärmetau-
schern auch kühlen, wirtschaftlich betrieben werden. Für Einfamilienhäuser je-
doch ist die Technik noch zu teuer um mit den konventionellen Heizmethoden
mithalten zu können.
Die Duschwärmetauscher könnten, wie in 3.1.3 sowie 4.3 beschrieben, sofern sie
in Zukunft günstiger werden, ihren Beitrag zur Energieeinsparung leisten.
Lässt man die wirtschaftlichen Aspekte außen vor, so sieht man, dass die ver-
schiedenen Systeme zur Abwasserwärmerückgewinnung alle einen kleineren oder
größeren Beitrag dazu leisten, fossile Energieressourcen einzusparen und CO2-
Bewährte Systeme aus der Praxis
- 35 -
Emissionen zu vermeiden. Werden die Systeme flächendeckend eingesetzt, so
kann dies zu einem großen Effekt führen.
Abschließend kann gesagt werden, dass Wärmerückgewinnung aus Abwasser
technisch möglich ist und bereits unter bestimmten Rahmenbedingungen auch
wirtschaftlich betrieben werden kann.
Visionäre Ansätze und Ausblick
- 36 -
9. Visionäre Ansätze und Ausblick
Ein visionärer Ansatz einiger Hersteller von AWNA bezieht sich auf die bis dato
ungenutzte Industrieabwärme, die in die Atmosphäre verpufft. Das Ziel ist es,
über einen Wärmetauscherprozess die Wärmeenergie in einen Nahwärmenetzka-
nal einzuspeisen, dabei die Abwassertemperatur geringfügig anzuheben und die
Wärme an einer geeigneten Bedarfstelle wieder zu entziehen. So ließen sich z. B.
in der Stadt Karlsruhe durch das ansässige Kohlekraftwerk und deren Abwärme-
kapazitäten über die Abwasserhauptleitung mehr als doppelt so viele Gebäude
durch Wärme aus Abwasser heizen als dies ohne das Nahwärmenetz möglich wä-
re [vgl.
http://www.abwasserwaermenutzung.com/hauptnavigation/technologien/zukunfts
visionen-awn/ [16.08.13]].
Potenzial für Fortsetzungsarbeiten
Tabelle 6 beinhaltet Themen die zur Fortsetzung dieser Arbeit dienen. Es sind
Projekte und Systeme aufgeführt, die noch näher untersucht werden können.
Tabelle 7: Mögliche Themen zur Untersuchung
Thema: Zu untersuchen:
1.) Grauwasserrecycling mit vorgeschalte-ter Wärmerückgewinnung
Berliner Passivhaus mit 41 Wohnungen und 4 Ge-werbeeinheiten. Quelle: Nolde E. (2012)
2.) Fallleitungswärmetauscher Verschiedene Praxisprojekte
3.) Wärmegewinnung durch Geothermie und Abwasser mittels Kanalwickelrohre der Fa. Frank & Krah Wickelrohr GmbH
Vergleich der Wickelrohre und der Integralen Wär-metauscher (Rabtherm) in Bezug auf die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit
In Tabelle 6 kann das Thema 1 unter anderem dahingehend untersucht werden, ob
eine Nutzung von Regenwasser, zur Ergänzung des gereinigten Grauwasser, zur
Spülung der Toilette eingesetzt werden kann, damit dieses System ohne Trink-
wasser auskommt.
Bei dem 2. Thema sollten Praxisprojekte gefunden werden und diese dann auf
Wirtschaftlichkeit und Energieeinsparung näher untersucht werden.
Visionäre Ansätze und Ausblick
- 37 -
Bei dem 3. vorgeschlagenen Thema, sind die Voraussetzungen zum Einbau der
Anlagen zu vergleichen sowie Vor-und Nachteile der beiden Systeme darzustel-
len. Das eine System gewinnt die Wärmeenergie hauptsächlich durch Erdwärme
und Abwasser, das andere nur durch die Abwasserwärme. Des Weiteren sollte ein
Kostenvergleich zwischen den beiden Systemen gemacht werden, sowie die Jah-
resarbeitszahl der Wärmepumpen, wenn verfügbar, verglichen werden um die
Effizienz besser vergleichen zu können.
Literaturverzeichnis
- 38 -
10. Literaturverzeichnis
Buri R., Kobel B. (2005), Energie aus Abwasser – Leitfaden für Ingenieure und
Planer, Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Hrsg.).
Bundesverband WärmePumpe (BWP) e.V. u. a. (Hrsg.) (2005), Heizen und
Kühlen mit Abwasser, Ratgeber für Bauherren und Kommunen.
Bergmann T.,Wanneke M. (2012), Hochleistungswärmetauscher zur Nutzung
von Energie aus Abwasser,in: bbr 12/2012.
Badenova AG & Co. KG (2007), Evaluation von Technik, Betrieb und Randbe-
dingungen Potenzial der Kanalwärmetauscher in Freiburg im Breisgau, Schlussbe-
richt.
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V.
(Hrsg.) (2008), DWA Regelwerk, Energie aus Abwasser – Wärme- und Lage-
energie, Merkblatt DWA-M 114.
Jacob U., Brüggemann J. (2010), Abwasser erwärmt Fernwärmenetz, in: Inno-
vationen für die Umwelt, 26988-17/10, Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Hrsg.).
Nolde E.(2012), Hohe Energie- und Wassereffizienz durch Grauwasserrecycling
mit vorgeschalteter Wärmerückgewinnung, in: fbr-wasserspiegel 1/13, S. 3 - 6.
Schinnerl D., Bucar G., u. a. (2007), Wärmerückgewinnung in einer Kranken-
hauswäscherei in Graz, in: AbwasserWärmeNutzung, Leitfaden zur Projektent-
wicklung. Grazer Energieagentur GmbH, u.a. (Hrsg), S. 20-21.
Schmid F., Müller E., u. a. (2010), Elektroenergie aus dem Kanal, in: wwt-
SPEZIAL 3/2010, S. 21 – 23.
Internetquellen:
http://www.huber.de/fileadmin/02_Loesungen/08_Waerme_aus_Abwasser/02_W
aerme_aus_dem_Kanal_ThermWin/Prospekt//waermerueckgewinnung_de.pdf
[13.08.13]
http://www.uhrig-bau.eu/de/therm_liner/thermliner_form_a/ [15.08.13]
http://www.brandenburger.de/de/kanalsanierung/Heatliner/ [15.08.13]
http://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/eew_rmeg/gesamt.pdf [15.08.13]]
Literaturverzeichnis
- 39 -
http://www.abwasserwaermenutzung.com/hauptnavigation/technologien/zukunfts
visionen-awn/ [16.08.13]
http://www.abwasserwaermenutzung.com/hauptnavigation/technologien/auf-
industriegelaenden/ [16.08.13]
http://www.landeskraftwerke.de/wasserkraft-schnecke.htm [15.08.13]
http://www.blue-synergy.de/files/darstellung_abwasserturbine_ee.pdf
[20.08.2013]
http://www.ceati.com/calculator/[29.08.2013]
Anhang
- 40 -
Anhang
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
Name des Betreibers:
Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule
Sporthalle
Schwimmbad
Wohnanlage
Kommunales Gebäude
Fern- und Nahwärmenetz
Industrieanlage
Verwaltungsgebäude
Welches Betreibermodell wurde gewählt:
Nutzer finanziert Anlage
Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer (Contracting)
Anhang
- 41 -
Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
Entzugsleistung Kanal [kW]:
Durchmesser des Kanals [mm]:
Entfernung zum Kanal [m]:
Trockenwetterabfluss [l/s]:
Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
Länge Wärmetauscher [m]:
Energieeinsparung [€/a]:
Anhang
- 42 -
Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie gar nicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder
sehr zufrieden (Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie
Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand
Betriebskosten/Unterhaltskosten
Amortisationszeit (wird die
errechnete Zeit eingehalten?)
Störanfälligkeit
Wurde die errechnete Energie-
einsparung eingehalten?
Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja
Nein
Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt [%]?
Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja
Nein
Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Anhang
- 43 -
Sollen Ihre Daten anonymisiert werden?
Ja
Nein
Möchten Sie die fertiggestellte Bachelorthesis als pdf zugeschickt bekommen?
Ja
Nein
Falls Sie noch Fragen oder Anregungen an mich haben, können Sie mir gerne eine
Email schreiben.
Die Umfrage ist beendet. Vielen Dank für die Teilnahme.
Anhang
- 44 -
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
(Die Antworten von 6 Betreibern)
1.) Name des Betreibers:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
2.) Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule 1x
Sporthallen 0x
Schwimmbad 0x
Wohnanlage 1x
Kommunales Gebäude 1x
Fern- und Nahwärmenetz 2x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 2x
Zusatzfeld: 1x 12 Stk. MF-Häuser, Sporthalle, Schule
3.) Welches Betreibermodell wurde gewählt:
3x Nutzer finanziert Anlage
4x Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer
(Contracting)
4.) Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
Anhang
- 45 -
5.) Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
675
257
60
601
200
100
max. 1632
6.) Entzugsleistung Kanal [kW]:
120
180
180
40
110
22
52
120
7.) Durchmesser des Kanals [mm]:
1100
1400
1200
1100
1500
1000
Regenrückhaltebecken, kein Kanal
8.) Entfernung zum Kanal [m]:
40
200
50
120
80
50
Anhang
- 46 -
9.) Trockenwetterabfluss [l/s]:
90
300
130
60
30
10.) Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
12-16
ca. 8
14
13
12
13
9-14
11.) Länge Wärmetauscher [m]:
76
95
15
54
18
32,16
101
12.) Energieeinsparung:
Keine Angaben
Anhang
- 47 -
13.) Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie garnicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder sehr zufrieden
(Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand 1x 1x 4x 1x
Betriebskosten/Unterhaltskosten 1x 2x 2x 1x
Amortisationszeit (wird die errechnete Zeit eingehalten) 2x 3x 1x
Störanfälligkeit 1x 4x 2x
Wurde die errechnete Energieeinsparung eingehalten 1x 4x 1x
14.) Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja: 4x
Nein: 3x
15.) Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
DBU
vom Land
Land
Landeskredit-Bank Baden-Württemberg
16.) Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt?
ca. 18
30
100
50.000 €
17.) Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja: 5x
Nein: 1x
Anhang
- 48 -
18.) Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Zentrale Wärmeerzeugung anstatt mehrere Einzelzentralen
es gibt noch sehr viel Optimierungspotential und somit Forschungsbedarf
Fördermöglichkeiten, Wärmepumpen mit integriertem Wärmeleistungs-
messer
Anhang
- 49 -
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
(Antwort eines Betreibers)
1.) Name des Betreibers:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
2.) Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule 0x
Sporthallen 0x
Schwimmbad 0x
Wohnanlage 0x
Kommunales Gebäude 0x
Fern- und Nahwärmenetz 1x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 0x
Zusatzfeld: 0x
3.) Welches Betreibermodell wurde gewählt:
0x Nutzer finanziert Anlage
1x Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer
(Contracting)
4.) Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
Anhang
- 50 -
5.) Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
675
6.) Entzugsleistung Kanal [kW]:
120
7.) Durchmesser des Kanals [mm]:
1100
8.) Entfernung zum Kanal [m]:
40
9.) Trockenwetterabfluss [l/s]:
Keine Angabe
10.) Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
12-16
11.) Länge Wärmetauscher [m]:
76
12.) Energieeinsparung:
Keine Angaben
Anhang
- 51 -
13.) Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie gar nicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder sehr zufrieden
(Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand 1x
Betriebskosten/Unterhaltskosten 1x
Amortisationszeit (wird die errechnete Zeit eingehalten) 1x
Störanfälligkeit 1x
Wurde die errechnete Energieeinsparung eingehalten 1x
14.) Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja: 1x
Nein: 0x
15.) Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
DBU
16.) Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt?
Keine Angabe
17.) Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja: 1x
Nein: 0x
18.) Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Keine Angabe
Anhang
- 52 -
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
(Antwort eines Betreibers)
1.) Name des Betreibers:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
2.) Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule 0x
Sporthallen 0x
Schwimmbad 0x
Wohnanlage 1x
Kommunales Gebäude 0x
Fern- und Nahwärmenetz 0x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 0x
Zusatzfeld: 0x
3.) Welches Betreibermodell wurde gewählt:
0x Nutzer finanziert Anlage
1x Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer
(Contracting)
4.) Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
Anhang
- 53 -
5.) Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
257
6.) Entzugsleistung Kanal [kW]:
180
7.) Durchmesser des Kanals [mm]:
1400
8.) Entfernung zum Kanal [m]:
200
9.) Trockenwetterabfluss [l/s]:
90
10.) Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
8
11.) Länge Wärmetauscher [m]:
95
12.) Energieeinsparung:
Keine Angaben
Anhang
- 54 -
13.) Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie gar nicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder sehr zufrieden
(Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand 1x
Betriebskosten/Unterhaltskosten 1x
Amortisationszeit (wird die errechnete Zeit eingehalten) 1x
Störanfälligkeit 1x
Wurde die errechnete Energieeinsparung eingehalten 1x
14.) Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja: 1x
Nein: 0x
15.) Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
Vom Land
16.) Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt?
ca. 18
17.) Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja: 0x
Nein: 1x
18.) Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Zentrale Wärmeversorgung anstatt mehrere Einzelzentralen
Anhang
- 55 -
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
(Antwort eines Betreibers)
1.) Name des Betreibers:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
2.) Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule 0x
Sporthallen 0x
Schwimmbad 0x
Wohnanlage 0x
Kommunales Gebäude 0x
Fern- und Nahwärmenetz 0x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 1x
Zusatzfeld: 0x
3.) Welches Betreibermodell wurde gewählt:
0x Nutzer finanziert Anlage
0x Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer
(Contracting)
1x Zusatzfeld: Pilotanlage
4.) Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
Anhang
- 56 -
5.) Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
60
6.) Entzugsleistung Kanal [kW]:
40
7.) Durchmesser des Kanals [mm]:
1200
8.) Entfernung zum Kanal [m]:
50
9.) Trockenwetterabfluss [l/s]:
300
10.) Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
14
11.) Länge Wärmetauscher [m]:
15
12.) Energieeinsparung:
Keine Angaben
Anhang
- 57 -
13.) Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie gar nicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder sehr zufrieden
(Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand 1x
Betriebskosten/Unterhaltskosten
Amortisationszeit (wird die errechnete Zeit eingehalten)
Störanfälligkeit 1x
Wurde die errechnete Energieeinsparung eingehalten
14.) Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja: 1x
Nein: 0x
15.) Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
Keine Angabe
16.) Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt?
Keine Angabe
17.) Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja: 1x
Nein: 0x
18.) Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Es gibt noch sehr viel Optimierungsbedarf
Anhang
- 58 -
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
(Antwort eines Betreibers)
1.) Name des Betreibers:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
2.) Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule 0x
Sporthallen 0x
Schwimmbad 0x
Wohnanlage 0x
Kommunales Gebäude 0x
Fern- und Nahwärmenetz 0x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 1x
Zusatzfeld: 0x
3.) Welches Betreibermodell wurde gewählt:
1x Nutzer finanziert Anlage
0x Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer
(Contracting)
4.) Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
5.) Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
100
Anhang
- 59 -
6.) Entzugsleistung Kanal [kW]:
52
7.) Durchmesser des Kanals [mm]:
1000
8.) Entfernung zum Kanal [m]:
50
9.) Trockenwetterabfluss [l/s]:
60
10.) Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
13
11.) Länge Wärmetauscher [m]:
32,16
12.) Energieeinsparung:
4000
Anhang
- 60 -
13.) Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie gar nicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder sehr zufrieden
(Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand 1x
Betriebskosten/Unterhaltskosten 1x
Amortisationszeit (wird die errechnete Zeit eingehalten) 1x
Störanfälligkeit 1x
Wurde die errechnete Energieeinsparung eingehalten 1x
14.) Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja: 0x
Nein: 1x
15.) Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
Keine Angabe
16.) Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt?
Keine Angabe
17.) Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja: 1x
Nein: 0x
18.) Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Fördermöglichkeiten
Wärmepumpen mit integriertem Wärmeleistungsmesser
Anhang
- 61 -
Fragebogen zu der Zufriedenheit von
Betreibern von Abwasserwärmerück-
gewinnungsanlagen
(Antwort eines Betreibers)
1.) Name des Betreibers:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
2.) Wo betreiben Sie Ihr Abwasserwärmerückgewinnungssystem?
Schule 0x
Sporthallen 0x
Schwimmbad 0x
Wohnanlage 0x
Kommunales Gebäude 0x
Fern- und Nahwärmenetz 0x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 0x
Zusatzfeld: 1x MF-Häuser, Sporthalle & Schule
3.) Welches Betreibermodell wurde gewählt:
0x Nutzer finanziert Anlage
1x Der Investor verkauft die gewonnene Wärme an den Objektbesitzer
(Contracting)
4.) Hersteller und Modell des verwendeten Systems:
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
5.) Wärmebedarf des Gebäudes [kW]:
Max. 1632
Anhang
- 62 -
6.) Entzugsleistung Kanal [kW]:
Min. 120
7.) Durchmesser des Kanals [mm]:
Regenrückhaltebecken
8.) Entfernung zum Kanal [m]:
Keine Angabe
9.) Trockenwetterabfluss [l/s]:
30
10.) Abwassertemperatur im Jahresdurchschnitt [°C]:
9-14
11.) Länge Wärmetauscher [m]:
101
12.) Energieeinsparung:
Keine Angabe
Anhang
- 63 -
13.) Wie zufrieden sind Sie in Bezug auf ......
Bitte kreuzen Sie an, ob Sie gar nicht zufrieden sind (Kästchen ganz links) oder sehr zufrieden
(Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Wartungsaufwand 1x
Betriebskosten/Unterhaltskosten 1x
Amortisationszeit (wird die errechnete Zeit eingehalten) 1x
Störanfälligkeit 1x
Wurde die errechnete Energieeinsparung eingehalten 1x
14.) Wurden Fördergelder/ Zuschüsse in Anspruch genommen?
Ja: 1x
Nein: 0x
15.) Wenn ja von wo kamen diese Zuschüsse?
Landeskredit-Bank Baden-Württemberg
16.) Wie viel der Gesamtsumme wurde bezahlt?
50.000€
17.) Würden sie sich wieder für das genannte System entscheiden?
Ja: 1x
Nein: 0x
18.) Was sollte Ihrer Meinung nach noch verbessert werden?
Die einzelnen Komponenten besser aufeinander abstimmen
Anhang
- 64 -
Umfrage zu Abwasserwärmerückge-
winnungsanlagen
Name der Firma
Hier finden Sie die notwendigen Daten zur Berechnung des Systems.
Bemessungsgrößen:
Kanal: DN 1400
Abwassermenge: 140 l/s
Entzugsleistung: 210 KW
Abwassertemperatur: 12 °C
Gefälle: 0,3%
Vorlauftemperatur der Heizungsanlage: 75°C
Vorlauftemperatur Wärmetauscher: 6 °C
(Zum Berechnen der Leistung, soll die Entfernung zum Kanal mit 10m ange-
nommen werden)
Tragen Sie bitte nun die Eigenschaften des berechneten Systems ein.
Gewähltes System (Modellbezeichnung)
Baukosten (nur System im Kanal ohne Anschluss
an Heizungsanlage)
Anhang
- 65 -
Durchschnittliche Lebensdauer
Amortisationszeit
Länge des Wärmetauschers [m]
Angesetzter Verlust (z.B. Sielhautbildung)[%]
Durchschnittliche Betriebskosten im Jahr:
Anmerkung zum System:
Seit wann bietet Ihr Unternehmen diese Leistung an?
Müssen rechtliche Grundlagen beim Einbau der oben genannten Anlage beachtet
werden, wenn ja welche?
Welche Systeme werden sich im Bereich der Abwasserwärmerückgewinnung
Ihrer Meinung nach in der Zukunft durchsetzen und warum?
Anhang
- 66 -
In welchen Bereichen denken Sie, wird sich die Abwasserwärmerückgewinnung
größten Teils durchsetzen?
Schulen
Sporthallen
Schwimmbäder
Wohnanlagen
Kommunale Gebäude
Fern- und Nahwärmenetze
Industrieanlagen
Verwaltungsgebäude
Wäschereien
Womit ließen sich Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen Ihrer Meinung nach
sinnvoll kombinieren?
mit Stromerzeugung durch Lageenergie
mit Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung (z.B. zum Betreiben der Wärmepumpe)
mit Solarthermie
Geothermie
keine
Durch welche Maßnahmen wirken Sie der Sielhautbildung entgegen?
Wie fördern Sie die Durchmischung des Abwassers in Ihrem System? (zur Maxi-
mierung der Effizienz)
Anhang
- 67 -
Auf welche Fördergelder/ -programme kann bei der Abwasserwärmerückgewin-
nung zurückgegriffen werden?
Welche Anlagen haben Ihrer Meinung nach das Potenzial sich auf dem Markt
durchzusetzen?
Bitte kreuzen Sie an, ob die Anlage Ihrer Meinung nach gar kein Potenzial hat
(Kästchen ganz links) oder ein sehr hohes Potenzial hat (Kästchen ganz rechts).
Mit den Kästchen dazwischen können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
- - - 0 + + +
Abwasserwärmerückgewinnung
durch Einbau in bestehende
Kanäle (Hauptstrom)
Abwasserwärmerückgewinnung
bei Neubau/Sanierung in Form
von integralen Systemen
Abwasserwärmerückgewinnung
im Gebäude (z.B. Fallleitungs-
wärmetauscher)
Abwasserwärmerückgewinnung
direkt vom Objekt gesammelt
in einem Schacht in dem die
Energie entzogen wird
Stromerzeugung durch Lage-
energie
Abwasserwärmerückgewinnung
durch einen Bypass (Neben-
strom)
Nur noch eine letzte Frage zum aktuellen Entwicklungsstand:
Welche neuen Entwicklungen für Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen gibt es
in Ihrem Unternehmen und was muss Ihrer Meinung nach noch weiter entwickelt
werden um die Wärme noch effizienter aus dem Abwasser entziehen zu können?
Anhang
- 68 -
Sollen Ihre Daten anonymisiert werden?
Ja
Nein
Möchten Sie die fertiggestellte Bachelorthesis als pdf zugeschickt bekommen?
Ja
Nein
Falls Sie noch Fragen oder Anregungen an mich haben, können Sie mir gerne eine
Email schreiben.
Die Umfrage ist beendet. Vielen Dank für die Teilnahme.
Anhang
- 69 -
Umfrage zu Abwasserwärmerückge-
winnungsanlagen (Antwort von 3 Firmen)
1.) Name der Firma:
Frank GmbH, Mörfelden
Wurden vom Bearbeiter anonymisier
2.) Tragen Sie bitte nun die Eigenschaften des berechneten Systems ein:
Gewähltes System (Modellbezeichnung)
PKS-Thermpipe
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
3.) Baukosten (nur System im Kanal ohne Anschluss
an Heizungsanlage):
Mehrkosten bei Kanalneubau 30.000
4.) Durchschnittliche Lebensdauer:
50-100
50
50
5.) Amortisationszeit:
unter 10 Jahren
Anhang
- 70 -
6.) Länge des Wärmetauschers [m]:
ca. 150
7.) Angesetzter Verlust (z.B. Sielhautbildung)[%]:
0 (außen liegender WT Erdreich bebunden)
30-40
8.) Durchschnittliche Betriebskosten im Jahr:
0
0
9.) Anmerkung zum System:
Das System PKS-Thermpipe ist eine AWNA die bei Kanalneubauten um-
setzbar sind. Der außenliegende Wärmetauscher ist wartungsfrei und hat
im innern des Abwasserrohres keinerlei Einbauten. Die Sielhaut spielt na-
hezu keine Rolle da die Energie vorwiegend indirekt über das umgebende
erwärmte Erdreich zu 80 Prozent gezogen wird. In PE-Abwasserrohren
bildet sich aufgrund der Oberfläche im Gegensatz zu anderen Werkstoffen
recht wenig Sielhaut.
10.) Seit wann bietet Ihr Unternehmen diese Leistung an?
2010
2010
2011
11.) Müssen rechtliche Grundlagen beim Einbau der oben genannten Anlage be-
achtet werden, wenn ja welche?
Grundwasserschutz(Wasserhaushaltsgesetz)
Kanalnutzungsrecht muss von der jeweiligen Kommune erteilt werden
Genehmigungsfreigabe in Anlehnung der DWA M 114
Anhang
- 71 -
12.) Welche Systeme werden sich im Bereich der Abwasserwärmerückgewinnung
Ihrer Meinung nach in der Zukunft durchsetzen und warum?
Jedes System hat seine Vorteile und Nachteile. Je nach örtlicher Situation
und Gegebenheit. PKS-Thermpipe ist z. B. nur im Kanalneubau, nicht im
Bestandskanal einsetzbar. Da unsere handelsüblichen PKS-Standardrohre
(ohne Wärmeentzug) bereits Stützschläuche aufgrund statischer Belastun-
gen durch das Erdreich besitzen sind die Mehrkosten aufgrund der Dop-
pelverwendung der Stützschläuche als zeitgleiches Wärmeträgermediums-
rohr verschwindend gering. Der Kanal wird mit keinerlei zusätzlichen Be-
triebskosten beaufschlagt. Von daher ist das System PKS-Thermpipe bei
der Wirtschaftslichkeitsberechnung und Amortisationsberechnung gegen-
über innenliegenden Kanalwärmetauscher oder Bybass-Lösungen enorm
vorteilhaft. Im Gegenzug ist bei Bestandskanälen die nicht ausgetauscht
werden müssen eine große Investition notwendig was der Wirtschaftlich-
keit zum Nachteil gereicht.
die, die wirtschaftlich werden
13.) In welchen Bereichen denken Sie, wird sich die Abwasserwärmerückgewin-
nung größten Teils durchsetzen?
Schulen 2x
Sporthallen 1x
Schwimmbäder 1x
Wohnanlagen 3x
Kommunale Gebäude 3x
Fern- und Nahwärmenetz 1x
Industrieanlagen 2x
Verwaltungsgebäude 2x
Wäschereien 1x
Zusatzfeld: 1x Kläranlage, Papier, Brauerei
Anhang
- 72 -
14.) Womit ließen sich Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen Ihrer Meinung
nach sinnvoll kombinieren?
2x mit Stromerzeugung durch Lageenergie
2x mit Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung (z.B. zum Betreiben der
Wärmepumpe)
1x mit Solarthermie
1x mit Geothermie
1x Zusatzfeld: Heizen und Kühlen Wärme-Kältekopplung, BHKW, Gas-
Wärmepumpen,...
15.)Durch welche Maßnahmen wirken Sie der Sielhautbildung entgegen?
Beim PKS-Thermpipe ist die Sielhautbildung extrem untergeordnet ent-
scheidend
Thermpipe entzieht die durch das Abwasser gespeicherte Energie aus dem
erwärmten umgebenden Erdreich.
Die Regenerationsphasen des Erdreichs werden durch eine evtl. vorhande-
ne Sielhaut im Innern kaum beeinträchtigt.
Das PKs-System entzieht lediglich 20 % aus dem Abwasser direkt und 80
% aus dem erwärmten Erdreich.
Regelmäßige Reinigung des Abwasserkanals
Gemäß Untersuchung EAWAG 2004 gibt es nur die Möglichkeit die
Selbstreinigungswirkung durch das Wasser selbst. Dies ist unser Prinzinp,
wobei eine Angabe zur Siehhautbildung unter 30% nicht seriös ist.
16.) Wie fördern Sie die Durchmischung des Abwassers in Ihrem System?
(zur Maximierung der Effizienz)
Beim PKS-Thermpipe ist dies nicht notwendig.
Durch die perfekte hydraulischen Geometrie mittels Einsatz von runden
Rohren
Anhang
- 73 -
17.) Auf welche Fördergelder/ -programme kann bei der Abwasserwärmerückge-
winnung zurückgegriffen werden?
CO2-Einsparprogramme der Länder und des Bundes z. B. KEA Baden-
Würtemberg EFRE-Program
Förderungen nach dem Innovationscharakter bei Neuanlagen in Gebieten
Förderungen bei Gebäudesanierungsprogrammen
Förderungen bei Altbausanierung mit zusätzlicher AWNA
ist Bundeslandabhängig unterschiedlich
18.) Welche Anlagen haben Ihrer Meinung nach das Potenzial sich auf dem Markt
durchzusetzen? Bitte kreuzen Sie an, ob die Anlage Ihrer Meinung nach gar kein Potenzial hat (Kästchen ganz
links) oder ein sehr hohes Potenzial hat (Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen
können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Abwasserwärmerückgewinnung durch Einbau in
bestehende Kanäle (Hauptstrom)
1x 2x
Abwasserwärmerückgewinnung bei Neu-
bau/Sanierung in Form von integralen Systemen
2x 1x
Abwasserwärmerückgewinnung im Gebäude (z.B.
Fallleitungswärmetauscher)
2x 1x
Abwasserwärmerückgewinnung direkt vom Objekt
gesammelt in einem Schacht in dem die Energie
entzogen wird
1x 1x 1x
Stromerzeugung durch Lageenergie 1x 1x 1x
Abwasserwärmerückgewinnung durch einen By-
pass (Nebenstrom)
1x 2x
Nur noch eine letzte Frage zum aktuellen Entwicklungsstand:
Anhang
- 74 -
19.) Welche neuen Entwicklungen für Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen
gibt es in Ihrem Unternehmen und was muss Ihrer Meinung nach noch weiter
entwickelt werden um die Wärme noch effizienter aus dem Abwasser entziehen
zu können?
Die Kosten der Verbindungstrassen vom Kanal zum Heizgebäude müssen
geringer werden, durch günstige Verfahren wie Spülbohrungen, ..
Duschanlagen mit direkter Wärmerückgewinnung müssen kostengünstiger
werden.
MSR-Technik der Wärmepumpen und der Abwasserwärmetauscher müs-
sen koordiniert werden. Ansteuerung von drehzahlgeregelten Zirkulati-
onspumpen im Primärkreislauf.
Optimierung des Wärmetauschers
Der in 2013 erstmal umgesetzte Hochleistungswärmetauscher ermöglich
eine Kostenreduzierung von ca. 50% im vergleich zu herkömmlichen Sys-
tem und bietet eine hohe Chance für eine Wirtschaftlichkeit des Systems.
Anhang
- 75 -
Umfrage zu Abwasserwärmerückge-
winnungsanlagen
1.) Name der Firma:
Frank GmbH, Mörfelden
2.) Tragen Sie bitte nun die Eigenschaften des berechneten Systems ein:
Gewähltes System (Modellbezeichnung)
PKS-Thermpipe
3.) Baukosten (nur System im Kanal ohne Anschluss
an Heizungsanlage):
Mehrkosten bei Kanalneubau 30.000
4.) Durchschnittliche Lebensdauer:
50-100
5.) Amortisationszeit:
unter 10 Jahren
6.) Länge des Wärmetauschers [m]:
ca. 150
7.) Angesetzter Verlust (z.B. Sielhautbildung)[%]:
0 (außen liegender WT Erdreich bebunden)
Anhang
- 76 -
8.) Durchschnittliche Betriebskosten im Jahr:
0
9.) Anmerkung zum System:
Das System PKS-Thermpipe ist eine AWNA die bei Kanalneubauten um-
setzbar sind. Der außenliegende Wärmetauscher ist wartungsfrei und hat
im innern des Abwasserrohres keinerlei Einbauten. Die Sielhaut spielt na-
hezu keine Rolle da die Energie vorwiegend indirekt über das umgebende
erwärmte Erdreich zu 80 Prozent gezogen wird. In PE-Abwasserrohren
bildet sich aufgrund der Oberfläche im Gegensatz zu anderen Werkstoffen
recht wenig Sielhaut.
10.) Seit wann bietet Ihr Unternehmen diese Leistung an?
2010
11.) Müssen rechtliche Grundlagen beim Einbau der oben genannten Anlage be-
achtet werden, wenn ja welche?
Grundwasserschutz(Wasserhaushaltsgesetz)
12.) Welche Systeme werden sich im Bereich der Abwasserwärmerückgewinnung
Ihrer Meinung nach in der Zukunft durchsetzen und warum?
Jedes System hat seine Vorteile und Nachteile. Je nach örtlicher Situation
und Gegebenheit. PKS-Thermpipe ist z. B. nur im Kanalneubau, nicht im
Bestandskanal einsetzbar. Da unsere handelsüblichen PKS-Standardrohre
(ohne Wärmeentzug) bereits Stützschläuche aufgrund statischer Belastun-
gen durch das Erdreich besitzen sind die Mehrkosten aufgrund der Dop-
pelverwendung der Stützschläuche als zeitgleiches Wärmeträgermediums-
rohr verschwindend gering. Der Kanal wird mit keinerlei zusätzlichen Be-
triebskosten beaufschlagt. Von daher ist das System PKS-Thermpipe bei
der Wirtschaftlichkeitsberechnung und Amortisationsberechnung gegen-
über innenliegenden Kanalwärmetauscher oder Bybass-Lösungen enorm
vorteilhaft. Im Gegenzug ist bei Bestandskanälen die nicht ausgetauscht
werden müssen eine große Investition notwendig was der Wirtschaftlich-
keit zum Nachteil gereicht.
Anhang
- 77 -
13.) In welchen Bereichen denken Sie, wird sich die Abwasserwärmerückgewin-
nung größten Teils durchsetzen?
Schulen 1x
Sporthallen 1x
Schwimmbäder 1x
Wohnanlagen 1x
Kommunale Gebäude 1x
Fern- und Nahwärmenetz 1x
Industrieanlagen 1x
Verwaltungsgebäude 1x
Wäschereien 1x
Zusatzfeld: 1x Kläranlage, Papier, Brauerei
14.) Womit ließen sich Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen Ihrer Meinung
nach sinnvoll kombinieren?
1x mit Stromerzeugung durch Lageenergie
1x mit Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung (z.B. zum Betreiben der
Wärmepumpe)
1x mit Solarthermie
1x mit Geothermie
1x aus dem Zusatzfeld: Heizen und Kühlen Wärme-Kältekopplung, BHKW,
Gas-Wärmepumpen,...
15.)Durch welche Maßnahmen wirken Sie der Sielhautbildung entgegen?
Beim PKS-Thermpipe ist die Sielhautbildung extrem untergeordnet ent-
scheidend
Thermpipe entzieht die durch das Abwasser gespeicherte Energie aus dem
erwärmten umgebenden Erdreich.
Die Regenerationsphasen des Erdreichs werden durch eine evtl. vorhande-
ne Sielhaut im Innern kaum beeinträchtigt.
Das PKs-System entzieht lediglich 20 % aus dem Abwasser direkt und 80
% aus dem erwärmten Erdreich.
Anhang
- 78 -
16.) Wie fördern Sie die Durchmischung des Abwassers in Ihrem System?
(zur Maximierung der Effizienz)
Beim PKS-Thermpipe ist dies nicht notwendig.
17.) Auf welche Fördergelder/ -programme kann bei der Abwasserwärmerückge-
winnung zurückgegriffen werden?
CO2-Einsparprogramme der Länder und des Bundes z. B. KEA Baden-
Würtemberg EFRE-Program
Förderungen nach dem Innovationscharakter bei Neuanlagen in Gebieten
Förderungen bei Gebäudesanierungsprogrammen
Förderungen bei Altbausanierung mit zusätzlicher AWNA
18.) Welche Anlagen haben Ihrer Meinung nach das Potenzial sich auf dem Markt
durchzusetzen? Bitte kreuzen Sie an, ob die Anlage Ihrer Meinung nach gar kein Potenzial hat (Kästchen ganz
links) oder ein sehr hohes Potenzial hat (Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen
können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Abwasserwärmerückgewinnung durch Einbau in
bestehende Kanäle (Hauptstrom)
1x
Abwasserwärmerückgewinnung bei Neu-
bau/Sanierung in Form von integralen Systemen
1x
Abwasserwärmerückgewinnung im Gebäude (z.B.
Fallleitungswärmetauscher)
1x
Abwasserwärmerückgewinnung direkt vom Objekt
gesammelt in einem Schacht in dem die Energie
entzogen wird
1x
Stromerzeugung durch Lageenergie 1x
Abwasserwärmerückgewinnung durch einen By-
pass (Nebenstrom)
1x
Nur noch eine letzte Frage zum aktuellen Entwicklungsstand:
Anhang
- 79 -
19.) Welche neuen Entwicklungen für Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen
gibt es in Ihrem Unternehmen und was muss Ihrer Meinung nach noch weiter
entwickelt werden um die Wärme noch effizienter aus dem Abwasser entziehen
zu können?
Die Kosten der Verbindungstrassen vom Kanal zum Heizgebäude müssen
geringer werden, durch günstige Verfahren wie Spülbohrungen, ..
Duschanlagen mit direkter Wärmerückgewinnung müssen kostengünstiger
werden.
MSR-Technik der Wärmepumpen und der Abwasserwärmetauscher müs-
sen koordiniert werden. Ansteuerung von drehzahlgeregelten Zirkulati-
onspumpen im Primärkreislauf.
Anhang
- 80 -
Umfrage zu Abwasserwärmerückge-
winnungsanlagen (Antwort einer Firma)
1.) Name der Firma:
Wurden vom Bearbeiter anonymisier
2.) Tragen Sie bitte nun die Eigenschaften des berechneten Systems ein:
Gewähltes System (Modellbezeichnung)
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
3.) Baukosten (nur System im Kanal ohne Anschluss
an Heizungsanlage):
Keine Angabe
4.) Durchschnittliche Lebensdauer:
50
5.) Amortisationszeit:
Keine Angabe
6.) Länge des Wärmetauschers [m]:
Keine Angabe
7.) Angesetzter Verlust (z.B. Sielhautbildung)[%]:
Keine Angabe
Anhang
- 81 -
8.) Durchschnittliche Betriebskosten im Jahr:
Keine Angabe
9.) Anmerkung zum System:
Keine Angabe
10.) Seit wann bietet Ihr Unternehmen diese Leistung an?
2010
11.) Müssen rechtliche Grundlagen beim Einbau der oben genannten Anlage be-
achtet werden, wenn ja welche?
Kanalnutzungsrecht muss von der jeweiligen Kommune erteilt werden
12.) Welche Systeme werden sich im Bereich der Abwasserwärmerückgewinnung
Ihrer Meinung nach in der Zukunft durchsetzen und warum?
Keine Angabe
13.) In welchen Bereichen denken Sie, wird sich die Abwasserwärmerückgewin-
nung größten Teils durchsetzen?
Schulen 0x
Sporthallen 0x
Schwimmbäder 0x
Wohnanlagen 1x
Kommunale Gebäude 1x
Fern- und Nahwärmenetz 0x
Industrieanlagen 0x
Verwaltungsgebäude 0x
Wäschereien 0x
Zusatzfeld: 0x
Anhang
- 82 -
14.) Womit ließen sich Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen Ihrer Meinung
nach sinnvoll kombinieren?
0x mit Stromerzeugung durch Lageenergie
1x mit Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung (z.B. zum Betreiben der
Wärmepumpe)
0x mit Solarthermie
0x mit Geothermie
0x Zusatzfeld:
15.)Durch welche Maßnahmen wirken Sie der Sielhautbildung entgegen?
Regelmäßige Reinigung des Abwasserkanals
16.) Wie fördern Sie die Durchmischung des Abwassers in Ihrem System?
(zur Maximierung der Effizienz)
Keine Angabe
17.) Auf welche Fördergelder/ -programme kann bei der Abwasserwärmerückge-
winnung zurückgegriffen werden?
Keine Angabe
Anhang
- 83 -
18.) Welche Anlagen haben Ihrer Meinung nach das Potenzial sich auf dem Markt
durchzusetzen? Bitte kreuzen Sie an, ob die Anlage Ihrer Meinung nach gar kein Potenzial hat (Kästchen ganz
links) oder ein sehr hohes Potenzial hat (Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen
können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Abwasserwärmerückgewinnung durch Einbau in
bestehende Kanäle (Hauptstrom)
1x
Abwasserwärmerückgewinnung bei Neu-
bau/Sanierung in Form von integralen Systemen
1x 1x
Abwasserwärmerückgewinnung im Gebäude (z.B.
Fallleitungswärmetauscher)
1x
Abwasserwärmerückgewinnung direkt vom Objekt
gesammelt in einem Schacht in dem die Energie
entzogen wird
1x
Stromerzeugung durch Lageenergie 1x
Abwasserwärmerückgewinnung durch einen By-
pass (Nebenstrom)
1x
Nur noch eine letzte Frage zum aktuellen Entwicklungsstand:
19.) Welche neuen Entwicklungen für Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen
gibt es in Ihrem Unternehmen und was muss Ihrer Meinung nach noch weiter
entwickelt werden um die Wärme noch effizienter aus dem Abwasser entziehen
zu können?
Optimierung des Wärmetauschers
Anhang
- 84 -
Umfrage zu Abwasserwärmerückge-
winnungsanlagen (Antwort einer Firma)
1.) Name der Firma:
Wurden vom Bearbeiter anonymisier
2.) Tragen Sie bitte nun die Eigenschaften des berechneten Systems ein:
Gewähltes System (Modellbezeichnung)
Wurden vom Bearbeiter anonymisiert
3.) Baukosten (nur System im Kanal ohne Anschluss
an Heizungsanlage):
Keine Angabe
4.) Durchschnittliche Lebensdauer:
50
5.) Amortisationszeit:
Keine Angabe
6.) Länge des Wärmetauschers [m]:
Keine Angabe
7.) Angesetzter Verlust (z.B. Sielhautbildung)[%]:
30-40
Anhang
- 85 -
8.) Durchschnittliche Betriebskosten im Jahr:
0
9.) Anmerkung zum System:
Keine Angabe
10.) Seit wann bietet Ihr Unternehmen diese Leistung an?
2011
11.) Müssen rechtliche Grundlagen beim Einbau der oben genannten Anlage be-
achtet werden, wenn ja welche?
Genehmigungsfreigabe in Anlehnung der DWA M 114
12.) Welche Systeme werden sich im Bereich der Abwasserwärmerückgewinnung
Ihrer Meinung nach in der Zukunft durchsetzen und warum?
die, die wirtschaftlich werden
13.) In welchen Bereichen denken Sie, wird sich die Abwasserwärmerückgewin-
nung größten Teils durchsetzen?
Schulen 1x
Sporthallen 0x
Schwimmbäder 0x
Wohnanlagen 1x
Kommunale Gebäude 1x
Fern- und Nahwärmenetz 0x
Industrieanlagen 1x
Verwaltungsgebäude 1x
Wäschereien 0x
Zusatzfeld: 0x
Anhang
- 86 -
14.) Womit ließen sich Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen Ihrer Meinung
nach sinnvoll kombinieren?
1x mit Stromerzeugung durch Lageenergie
0x mit Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung (z.B. zum Betreiben der
Wärmepumpe)
0x mit Solarthermie
0x mit Geothermie
0x Zusatzfeld:
15.)Durch welche Maßnahmen wirken Sie der Sielhautbildung entgegen?
Gemäß Untersuchung EAWAG 2004 gibt es nur die Möglichkeit die
Selbstreinigungswirkung durch das Wasser selbst. Dies ist unser Prinzip,
wobei eine Angabe zur Sielhautbildung unter 30% nicht seriös ist.
16.) Wie fördern Sie die Durchmischung des Abwassers in Ihrem System?
(zur Maximierung der Effizienz)
Durch die perfekte hydraulischen Geometrie mittels Einsatz von runden
Rohren
17.) Auf welche Fördergelder/ -programme kann bei der Abwasserwärmerückge-
winnung zurückgegriffen werden?
ist Bundeslandabhängig unterschiedlich
Anhang
- 87 -
18.) Welche Anlagen haben Ihrer Meinung nach das Potenzial sich auf dem Markt
durchzusetzen? Bitte kreuzen Sie an, ob die Anlage Ihrer Meinung nach gar kein Potenzial hat (Kästchen ganz
links) oder ein sehr hohes Potenzial hat (Kästchen ganz rechts). Mit den Kästchen dazwischen
können Sie Ihre Antwort abstufen.
(Bitte bei jeder Möglichkeit ein Häkchen setzen)
-- - 0 + ++
Abwasserwärmerückgewinnung durch Einbau in
bestehende Kanäle (Hauptstrom)
1x
Abwasserwärmerückgewinnung bei Neu-
bau/Sanierung in Form von integralen Systemen
1x
Abwasserwärmerückgewinnung im Gebäude (z.B.
Fallleitungswärmetauscher)
Abwasserwärmerückgewinnung direkt vom Objekt
gesammelt in einem Schacht in dem die Energie
entzogen wird
1x
Stromerzeugung durch Lageenergie 1x
Abwasserwärmerückgewinnung durch einen By-
pass (Nebenstrom)
1x
Nur noch eine letzte Frage zum aktuellen Entwicklungsstand:
19.) Welche neuen Entwicklungen für Abwasserwärmerückgewinnungsanlagen
gibt es in Ihrem Unternehmen und was muss Ihrer Meinung nach noch weiter
entwickelt werden um die Wärme noch effizienter aus dem Abwasser entziehen
zu können?
Der in 2013 erstmal umgesetzte Hochleistungswärmetauscher ermöglich
eine Kostenreduzierung von ca. 50% im vergleich zu herkömmlichen Sys-
tem und bietet eine hohe Chance für eine Wirtschaftlichkeit des Systems.