Meldungen zur Nutzung von Abwärme 2014

Energiegewinnung aus Abwasser

Entwicklung eines dezentralen Grauwasser-Wärmetauschers
Bei dem Stichwort „Energieträger“ denken wir an Kohle, Öl, Erdgas oder Uran, nicht jedoch an Abwasser. Doch auch im Abwasser stecken enorme Energiemengen. Jeder, im Winter, dampfende Kanaldeckel ist ein Zeugnis für die Wärme, die über den Kanal ungenutzt verloren geht. Die Rückgewinnung dieser Wärme ist Gegenstand eines aktuellen Forschungsprojektes. Es ist grundsätzlich naheliegend, Wärme, dort zurückzugewinnen, wo ökologisch sinnvolle Wärmesenken saisonunabhängig zur Verfügung stehen. Auf einer zentralen Kläranlage ist dies meist nicht der Fall. In privaten Haushalten und größeren Gebäudekomplexen wird Wärme hingegen ganzjährig zur Bereitstellung von Warmwasser benötigt. Bisher geht die, in unser Warmwasser eingetragene Energie in den Kanal verloren. Für jeden Liter Warmwasser, der in den Kanal entsorgt wird, muss folglich erneut ein Liter kaltes Wasser erhitzt werden, um stets einen gefüllten Warmwasserspeicher zur Verfügung zu haben. Könnte man die Energie eines „entsorgten“ Liter Warmwassers auf einen „fischen“ Liter Kaltwasser übertragen, bevor diese in den Kanal verloren geht, wäre die Warmwasserbereitstellung theoretisch energieautark. So einfach dies in der Theorie auch klingen mag, in der Praxis stellen Abwasser-Wärmetauscher noch immer eine seltene genutzte Nischentechnologie dar. Bisherige Systeme sind für den industriellen Maßstab gedacht, oder stützen sich auf das Kanalsystem als Wärmequelle. In einem aktuellen Forschungsprojekt soll ein dezentraler Grauwasser-Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung in „Energieautarken Gebäuden der nächsten Generation“ konzipiert, entwickelt und getestet werden.

Quelle: http://www.oth-aw.de/bischof/forschung/energie_aus_abwasser/dezentraler_grauwasser_waermetauscher/

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Energie aus Abwasser versorgt Stadtquartier

Nutzt man Abwasser mit Biosubstraten zur Gewinnung von Biogas, so lässt sich dadurch ein Großteil des Strom- und Wärmebedarfs eines Stadtviertels decken. Dies wird auf einem ehemaligen Kasernengelände in Hamburg umgesetzt. Dort entsteht das neue Quartier Jenfelder Au mit circa 770 Wohneinheiten. Das Entwässerungs- und Energiekonzept sieht eine getrennte Ableitung der häuslichen Abwässer schon im Gebäude und die Umwandlung des Schwarzwassers in Biogas vor. Ziel ist eine CO2-neutrale Wärmeversorgung.Seit dem Spatenstich im Oktober 2013 entsteht in Hamburgs Bezirk Wandsbek derzeit Europas größtes innerstädtisches Wohnviertel, das Abwasserbeseitigung und Energieerzeugung erstmals im größeren Maßstab kombiniert. Das neue Quartier liegt auf dem Areal zweier Kasernen, die 1998 aufgegeben wurden. Im Jahr 2006 fand ein städtebaulicher Wettbewerb zur Entwicklung der Fläche statt. Dabei konnten sich die Stadtteilkonferenz Jenfeld und interessierte Bürger mit eigenen Vorschlägen einbringen. Ein Teil der alten Kasernengebäude steht unter Denkmalschutz und soll gemeinsam mit dem ehemaligen Exerzierplatz als Gesamtensemble erhalten bleiben. Der im April 2011 in Kraft getretene Bebauungsplan „Jenfeld 23″ ist planungsrechtliche Grundlage für die Umsetzung des städtebaulichen Konzepts. Das Entwicklungsgebiet umfasst eine Fläche von rund 35 ha, auf der circa 770 Wohneinheiten, davon 630 im Neubau entstehen sollen – finanzierbarer Wohnraum für rund 2.000 Einwohner. Hinzu kommen begleitende gewerbliche Einrichtungen. Urbane zwei- bis viergeschossige Stadthäuser und Geschosswohnungsbauten werden das Wohnungsangebot in Hamburg-Jenfeld ergänzen.
– See more at: http://www.bine.info/publikationen/projektinfos/publikation/energie-aus-abwasser-versorgt-stadtquartier/#sthash.2CZbFmyd.dpuf

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Energie im Fokus der Abwasserwirtschaft

Wichtiges Element zur Energiekostenreduzierung bleibt zudem die Optimierung der Eigenstromerzeugung. Welche Möglichkeiten hier noch schlummern, legten Dr.-Ing. Klaus Siekmann und Dipl.-Ing (FH) Jürgen Jakob, beide Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner mbH, Thür, dar. So würden allein in Baden- Württemberg derzeit noch über 50 Kläranlagen der Größenklasse 4 mit gemeinsamer aerober Stabilisierung betrieben. Weitere 50 Anlagen betrieben zwar eine Faulung, jedoch ohne Gasverstromung. Allein hierdurch sei ein Ausbaupotenzial der Eigenstromerzeugung von rund 27 Mio. kWh/a vorhanden. Durch die Co- Vergärung von organischen Reststoffen könne dies noch gesteigert werden, wirtschaftliche Verfahren seien vorhanden.
Eine andere Möglichkeit der energetischen Optimierung des Gesamtsystems Abwasser stellt die Abwasserwärmenutzung dar. Einen Überblick über Voraussetzungen, technischem Prinzip und Potenziale bot der Vortrag „Abwasserwärmenutzung – Hinweise zu Planung, Ausschreibung und Abnahme“ von Dr.-Ing. Jan Butz, Klinger & Partner GmbH, Stuttgart. Besondere Bedeutung haben für ihn eine saubere und belastbare Definition des Bemessungsabflusses, eine intensive Abstimmung mit dem Heizungsplaner sowie ein Leistungsnachweis, der auf dem Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Wert) basiert

Quelle: http://www.dwa-bw.de/landesverbandstagungen.html

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Sauberer Strom aus Abwärme

AUTOR: Dr. Norbert Aschenbrenner Corporate Communications, Corporate Technology
Siemens AG

Siemens hat eine Technologie entwickelt, um aus bisher ungenutzter Abwärme Strom zu erzeugen. Die Lösung nutzt Silikonöle, die im Vergleich zu Wasser eine niedrigere Verdampfungsenthalpie haben. Hintergrund ist, dass die in Industrieanlagen oder Kraftwerken anfallende Abwärme oft nicht genug Energie besitzt, um eine Turbine mit Wasserdampf zu betreiben. Siemens stellte das sogenannte Organic Rankine Cycle Modul kürzlich vor. Hier treibt das Arbeitsmedium eine Turbine an, kühlt ab und geht wieder in seinen flüssigen Anfangszustand über. So lässt sich ohne zusätzlichen Einsatz von Energie oder Rohstoffen und ohne zusätzliche Kohlendioxidemissionen Strom erzeugen.

Konventionelle Kraftwerke verwandeln üblicherweise nur etwa 50 Prozent der eingesetzten Brennstoffenergie in Strom, die Abwärme wird meist über einen Kühlturm abgeführt. Auch in der Chemie-, Glas-, Papier- oder Stahlindustrie – um nur einige Beispiele zu nennen – fällt eine Menge Abwärme an. Oft wird sie genutzt, um andere Substanzen vorzuwärmen. Ist das nicht möglich und ist die Abwärme-Temperatur für den Betrieb einer konventionellen Dampfturbine zu niedig, „verpufft“ die wertvolle Energie.

Siemens-Ingenieure verwandeln diese Energie nun mit Hilfe von Silikonölen in Strom. Diese Öle haben eine wesentlich niedrigere Verdampfungsenthalpie als Wasser und können schon mit etwa 300 Grad heißer Abwärme genutzt werden.

Das Organic Rankine Cycle (ORC) Modul leitet sich vom so genannte Rankine Cycle, einem geschlossenen Kreislauf für mit Wasserdampf betriebene Kraftmaschinen ab, nur dass hier organische Silikonöle als Arbeitsmedium dienen. Das Öl nimmt über einen Wärmetauscher die Abwärmeenergie auf. Es verdampft, treibt eine Turbine an, wird in einem Kondensator wieder vollständig verflüssigt und zum Verdampfer zurückgepumpt. Die beim Abkühlen freiwerdende Wärme wird ebenfalls für das Vorwärmen des Öls zurückgewonnen.

Das ORC-Modul hat eine Leistung von bis zu zwei Megawatt -mittelfristig sollen Varianten mit höhernen Leistungen dazukommen. Herzstück des Moduls ist die bewährte Dampfturbine SST-060, die bereits über 850 Mal erfolgreich installiert wurde. Das verwendete Silikonöl ist chlorfrei und nicht toxisch.

Insgesamt sind die Investitionskosten sowie der Wartungsaufwand für ein ORC-Modul vergleichsweise gering. Sein Betrieb ist gegenüber konventionellen, mit Wasserdampf betriebenen Turbinen einfacher, unter anderem wegen den geringeren Temperaturen und Drücke. Das ORC-Modul hat einen Automatik-Modus und benötigt kein zusätzliches Personal. Damit bietet es eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit, Energie-Rohstoffe effizienter zu nutzen.

Weitere Informationen:
http://www.siemens.de/innovationnews

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Neue Projekte zur Abwasser- Wärmenutzung in der Schweiz

Altersheim Hofmatt in Münchenstein
Am Fuße der „Gartenstadt“ Münchenstein (Schweiz) liegt das Alters- und Pflegeheim Hofmatt in malerischer Lage. Das Altersheim wurde 1968 erbaut und bis 1996 immer wieder erweitert. 2011 stand eine Generalsanierung inklusive einer zusätzlichen Erweiterung an. Im Zuge dieser Umbaumaßnahmen wurde auch das Energiekonzept des Hauses von Grund auf saniert. Hierbei fiel die Entscheidung auf die Nutzung der Wärme aus Abwasser. Anstatt jedoch die Kanalisation anzuzapfen und Abwasser zu entnehmen, wird in der Hofmatt das Abwasser der Bewohner, Küchen und Bäder genutzt. Die Idee einer „In-House“ Lösung ist nicht neu. Hierbei wird ausschließlich das vor Ort anfallende Abwasser genutzt, um daraus Wärme zu entziehen. Es gestaltet sich jedoch oftmals schwierig, die benötigte Menge Abwasser zu sammeln. In der Hofmatt hat man durch geschickte Aufteilung der Abwasserstränge dafür gesorgt, dass nur warmes Abwasser mit ca. 20 °C im Sammelschacht ankommt. Hier wird es beim Zulauf durch eine Huber-Rotamat®-Siebanlage RoK 1 vorgesiebt und gesammelt. Die anfallenden Grobstoffe werden anschließend dem abgewärmten Abwasser wieder zugeführt und gelangen so in die Kanalisation. Das gesiebte Abwasser gelangt durch eine Förderpumpe in einen Huber-Ro- Win-Wärmetauscher der Baugröße 4S, die sich im Keller des Gebäudes befindet. Hier werden dem Abwasser ca. 50 kW Wärme entzogen und der Gebäudeheizung zugeführt. Durch die hohe Temperatur des Abwassers beim Eintritt in den Wärmetauscher kann dieses weiter abgekühlt und somit mehr Energie aus weniger Abwasser gewonnen werden. Die starke Abkühlung des Abwassers wird durch eine Befüllung des Wärmetauschers in Chargen, eine Batch-Beschickung, erreicht. Die Turbulenzerzeuger im Inneren des Huber-RoWin-Wärmetauschers stellen auch bei dieser Beschickungsart eine hohe Wärmeübertragung sicher.

Quelle: DWA Heft 4/2014

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Stuttgart: Abwasserwärmenutzung

Aufgrund der steigenden Energiekosten und der laufenden Klimaschutzdebatte kommt Maßnahmen zur effizienten Energiegewinnung und -nutzung sowohl wirtschaftlich als auch politisch eine immer größere Bedeutung zu.

Eine solche Maßnahme stellt die Abwasserwärmenutzung dar. Da selbst im Winter im Kanalnetz Abwassertemperaturen von 12° bis 15° C herrschen, ist es heute dank des technologischen Fortschritts auf dem Gebiet der Wärmetauscher möglich, dieses Energiepotenzial zu erschließen, das für die Heizung von Gebäuden und die Wassererwärmung eingesetzt werden kann.

Die Abwasserwärmenutzung stellt ein innovatives und ökologisch sinnvolles Konzept dar, das einerseits zu einer maßgeblichen Verminderung der CO2-Emissionen, andererseits zu einer Verringerung des externen Energiebezugs beiträgt.

Die Stadtentwässerung Stuttgart hat eine Potenzialstudie in Auftrag gegeben, um die Grundlagen für eine künftige Abwasserwärmenutzung im Stadtgebiet Stuttgart zu erarbeiten.

Kernergebnis der Studie sind die Energiekarten, in denen die allgemeinen Grenzkriterien für eine wirtschaftliche Nutzung der Abwasserwärme grafisch dargestellt sind. Diese sind: ein Mindestabfluss im Kanal von 15 l/s, ein Mindestkanaldurchmesser von DN 800 und ein Abstand des zu versorgenden Objekts vom Kanal von maximal 300 m.

Darüber hinaus sind diejenigen kommunalen Gebäude eingetragen, die einen Jahreswärmeverbrauch von mehr als 125.000 kWh/a haben und damit für eine Nutzung von Abwasserwärme heizungsseitig in Frage kommen.

Bezogen auf die Länge des Gesamtnetzes von 1.683,53 km kommen derzeit 7 % = 110,96 km der Haltungen für eine Abwasserwärmenutzung in Frage (Stand 01.01.2014).

Allerdings wird sich erst anhand von konkreten Machbarkeitsstudien zu den einzelnen Objekten zeigen, ob sich das ausgewiesene Potenzial zur Abwasserwärmenutzung im Kanalnetz der Stadt Stuttgart auch wirtschaftlich und ökologisch vorteilhaft umsetzen lässt. Gleichwohl ermöglichen es die vorhandenen Energiekarten schon heute, schnell zu reagieren, wenn große öffentliche oder private Objekte geplant, Sanierungen von Heizungssystemen mit großen Leistungen vorgenommen oder Abwasserkanäle neu verlegt oder saniert werden.

Aktuell verfügbare Energiekarten (Stand 2013)

Energiekarte Möhringen (2,6 MB)
http://www.stuttgart-stadtentwaesserung.de/fileadmin/user_upload/PDFs/Energiekarten/Energiekarte_Moehringen_LP2_LowRes.jpg
Energiekarte Mühlhausen Nord (3,5 MB)
http://www.stuttgart-stadtentwaesserung.de/fileadmin/user_upload/PDFs/Energiekarten/Energiekarte_Muehlhausen_Nord_LP4_LowRes.jpg
Energiekarte Mühlhausen Süd (2,8 MB)
http://www.stuttgart-stadtentwaesserung.de/fileadmin/user_upload/PDFs/Energiekarten/Energiekarte_Muehlhausen_Sued_LP5_LowRes.jpg
Energiekarte Plieningen (3,1 MB)
http://www.stuttgart-stadtentwaesserung.de/fileadmin/user_upload/PDFs/Energiekarten/Energiekarte_Plieningen_LP3_LowRes.jpg
Energiekarte Weilimdorf (1,8 MB)
http://www.stuttgart-stadtentwaesserung.de/fileadmin/user_upload/PDFs/Energiekarten/Energiekarte_Weilimdorf_LP1_LowRes.jpg

http://www.stuttgart-stadtentwaesserung.de/de/service-amp-gebuehren/abwasserwaermenutzung/

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