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Energie aus Abwasser Abwasser effizient als Wärme- und Energiequelle nutzen

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Wolfgang Ernhofer

Die Temperatur von Abwasser liegt selbst in der kalten Jahreszeit bei 10 bis 15 °C. Die ersten Erfahrungen zur Nutzung von Abwasser in großen Abwasserkanälen als Wärmequelle zur Beheizung von Wohnhäusern und Betriebsgebäuden ermutigen, diese stärker zu nutzen.

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Schema zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser
Schema zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser
(Bild: Ochsner)

Wärmepumpen für Gebäude mit den Wärmequellen Luft, Wasser oder Erdreich sind bestens im Markt eingeführt und werden in großer Zahl zur Bereitstellung von Heiz- und Warmwasser genutzt. Eine bisher eher wenig genutzte Wärmequelle ist Abwasser. In den Hauptkanalsträngen größerer Gemeinden ist ausreichend Abwasser als Quellenergie vorhanden, die über Kanalwärmetauscher als Wärmequelle von Großwärmepumpen herangezogen werden kann.

Die Nutzung ist laut der Firma Ochsner Wärmepumpen dann besonders wirtschaftlich, wenn über 10 000 Einwohnergleichwerte vorhanden sind, der Abwasserstrang einen Durchmesser über 0,8 m hat und die Wärmenutzer sich in der näheren Umgebung befinden. Für kleine Leistungen liegt der maximale Abstand bei 200 m, bei größeren Leistungen kann die Wärmepumpe bzw. der Verbraucher bis zu 2 km vom Abwasserstrang entfernt sein.

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Während bislang die Nutzung dieser Energie in der Prozesstechnik eher selten möglich war – u.a. wegen der bisherigen Begrenzung der Heizungsvorlauftemperatur auf meist 65 °C – offeriert Ochsner nun Hochtemperatur-Wärmepumpen mit einer Vorlauftemperatur bis 100 °C. Damit eröffnen sich vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten im Bereich des industriellen und gewerblichen Einsatzes von Wärmepumpen.

Wärmepumpenkonzept für die Industrie

Thermea wiederum hat ein Wärmepumpenkonzept mit Hochtemperatur-Wärmepumpen und Kältemaschinen für Industrieunternehmen entwickelt, bei dem Kälte bis –10 °C erzeugt werden kann und die anfallende Abwärme (auch von Abwasser) auf einem Temperaturniveau bis 90 °C als Prozesswärme nutzbar wird. Die Wärmepumpen mit CO2 als natürlichem Arbeitsstoff benötigen für das Aufheizen von Wasser, Luft und anderen Fluiden prozessbedingt weniger Antriebsenergie als herkömmliche Wärmepumpen mit Arbeitsstoffen auf Fluorkohlenwasserstoff-Basis. Die Anlagen sind in Baureihen bis 1000 kW verfügbar und wurden speziell für Industrieunternehmen entwickelt, die einen großen Bedarf an Heiz- und Prozesswärme und/oder Prozesskälte haben. Besonders effizient ist die Anwendung bei gleichzeitigem Wärme- und Kältebedarf.

Naturgemäß stoßen Wärmetauscher schon bei leicht verschmutzten Medien schnell an ihre Leistungsgrenzen; der Wärmeübergang und somit der Wirkungsgrad brechen nach kurzer Zeit drastisch ein. Vor diesem Hintergrund hat die Jaske & Wolf Verfahrenstechnik ein Konzept für einen kontinuierlich selbstreinigenden Wärmetauscher entwickelt (‚Dupur‘). Diese Lösung beseitigt das Fouling-Problem an der Wärmetauscheroberfläche durch ein intelligentes Molch-System, das den Wärmetauscher bei Bedarf mechanisch reinigt. Herzstück des Mehrfach-Rohr-in-Rohr-Wärmetauschers ist ein Molchventil, das das gleichzeitige Molchen aller Rohrleitungen während des Betriebs ermöglicht. Die Reinigungsintervalle können über eine spezielle Steuerung bedarfsorientiert eingestellt werden. Dadurch kann dauerhaft ein hoher Wirkungsgrad für einen wirtschaftlichen Betrieb gewährleistet werden.

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