Energiegewinnung aus Abwasser

Fakultät III
Institut für Technischen Umweltschutz
FG Umweltverfahrenstechnik
Prozesswissenschaften
Energiegewinnung aus Abwasser
Wärme aus Abwasser
PIW
11.-15.1.2010
J. Ahlhoff, M. Brosinski, D. Choi, A. Duchrow, C. Eichler, P. Enkrott, V. Hetsch, I. Hilbrandt, C. Hoffmann, S. Jacob,
P. Krah, S. Matthäi, J. Nigbur, L. Paschirbe, F. Schneider, M. Schoene, T. Soltmann, D. Tanzil, J. Weiß, F. Wutzke
Abwasser als Wärmequelle
In Deutschland werden täglich 125 Liter Wasser pro
Person verbraucht. Dieses Abwasser steckt voller
Energie, die bisher weitgehend ungenutzt bleibt. Dabei kann diese Energie mit bewährten technischen
Mitteln in Heizwärme umgewandelt werden. Voraussetzung ist die Nähe des Gebäudes zu einem großen
Abwasserkanal oder zu einer Kläranlage und ein ausreichender Wärmeleistungsbedarf. Den Kern einer
Wärmerückgewinnungsanlage bilden Wärmetauscher
und Wärmepumpe.
Projektbetreuung:
Prof. Dr.-Ing. S.-U. Geißen,
Dipl.-Ing. G. Götz,
Dipl.-Ing. J. Knodel
Abb. 3: Funktionsschema einer Wärmepumpe
Abb. 4: Bivalente Energieerzeugung
Abb. 1: Dampfende Kanalschächte in der Großstadt zeugen von
unterirdischer Wärme
Abwasser
Abwasser setzt sich zusammen
aus Haushaltsabwasser, Niederschlagswasser und Fremdwasser. Beim Verlassen des Hauses
beträgt die durchschnittliche Temperatur des Wassers 25°C. In der
Kanalisation ist das Wasser ungefähr 15°C warm. Es darf im Winter
auf 8°C und im Sommer auf 12°C
heruntergekühlt werden.
Wärmepumpe
Das erwärmte Wasser erhitzt in der
Wärmepumpe ein flüssiges Gas. Dieses
Gas wird durch eine elektrische Pumpe
mittels Kompression auf ein höheres
Temperaturniveau gebracht (Abb. 3).
Bei Energiebedarfspitzen schaltet sich
ein Gasbrennkessel zu (Abb. 4). Es
können so bis zu 70°C erreicht werden,
diese Wärme kann zum Heizen und für
Warmwasser verwendet werden.
Wärmetauscher
Der Wärmetauscher funktioniert nach dem Gegenstromprinzip. Eingebaut in den Abwasserkanal entzieht er dem Abwasser thermische Energie und überträgt sie auf das in Gegenrichtung fließende Frischwasser (Abb. 2). Das erwärmte
Wasser wird zur Wärmepumpe geleitet.
Abb. 2: Gegenstromprinzip beim Wärmetauscher
Wärme aus Abwasser hat Zukunftspotenzial
Bei der Gewinnung von Energie aus Abwasser handelt es sich um eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Form der
Wärmeerzeugung aufgrund der deutlich geringeren CO2-Emissionen und den Einsparungen bei den Energiekosten. Im
Idealfall könnten so rund 65% der Heizenergie eines geeigneten Gebäudes gewonnen werden. Die Wärme befindet sich
in einem stetigen Kreislauf, wobei kaum Energie verloren geht. Kontinuierlich wird an den Anlagen gearbeitet, beispielsweise um die Isolierung zu verbessern und den Reinigungsaufwand zu verringern. Schon heute gibt es zahlreiche Beispiele für die erfolgreiche und effiziente Umsetzung des Prinzips der Wärmerückgewinnung.
Quellen: http://www.waerme-aus-abwasser.de/cms/libs/thumbnail_146.jpg; http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/500160; http://www.infrastrukturanlagen.ch/dokumente/brosch_web.pdf; http://www.waermepumpe.de/endverbraucher/die-waermepumpe/technik/
kreislauf.html; http://www.flickr.com/photos/seekoh/307927660/ (Abgerufen am 13.01.2010)