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Forum "Abwasserenergie"

Bei der Abschlusspräsentation am 15. September 2016 in der WKO Salzburg wurden dem Fachpublikum aus dem In- und Ausland die Ergebnisse von 7 Jahren Forschungstätigkeit im Bereich der Abwasserenergie präsentiert.

Anbei finden Sie das Tagungsprogramm.

Hier geht es zu den Präsentationen und Plakaten der Veranstaltung:

Präsentation Lamport (BMLFUW)

Präsentation Zach (Österreichische Energieagentur)

Präsentation Round Table

Präsentierte Plakate zum Thema Abwasserenergie

 

 

 

 

Abwasserenergie – die Kläranlage als regionale Energiezelle

Die primäre Aufgabe einer Kläranlage ist die Reinigung des kommunalen Abwassers im Sinne der Gewässerökologie. Jedoch ist eine Kläranlage in vielfacher Hinsicht auch energetisch höchst interessant:

  • Einerseits konzentrieren sich hier im Abwasser auf engstem Raum zahlreiche Energieressourcen, die daraus in großer Menge gewonnen werden können.
  • Andererseits erfordern die Reinigungsprozesse der Kläranlage große Mengen an Strom und Wärme. Hier besteht vielfach hohes Optimierungspotenzial.

Ziel des Forschungsteams ist die bestmögliche Nutzung der in einer Kläranlage vorhandenen Energieressourcen sowie die energetische Optimierung der Kläranlagenprozesse. Kläranlagen in Österreich sollen von Nettoenergieverbrauchern zu Nettoenergieerzeugern werden, d.h. über das Jahr hinweg einen Überschuss an Strom und Wärme generieren. Bisher wurde vom international zusammengesetzten Team in erster Linie die Nutzung von Abwasser als Wärme- und Kältequelle für Wärmepumpen untersucht. Derzeit werden diese Arbeiten vertieft, weitere energetische Nutzungsmöglichkeiten von Abwasser untersucht sowie Instrumente zur landesweiten Umsetzung konkretisiert.

Die Energienutzung kann und muss ohne Beeinträchtigung der Reinigungsleistung der Kläranlage geschehen. Vorzeigebeispiele belegen, dass eine fachkompetente energetische Optimierung der Kläranlagen gleichzeitig zu einer Optimierung des Kläranlagenbetriebes und zu Kosteneinsparungen führt.

Voraussetzung für eine Kläranlage als Wärmelieferant ist, dass geeignete Energieabnehmer vorhanden sind. Auch diesem Aspekt wird im laufenden Forschungsprojekt zur Abwasserwärmenutzung besondere Beachtung geschenkt.

Zusammenspiel Verbraucher - Energielieferant

Im Projekt „Energie aus Abwasser“ hat sich gezeigt, dass das größte Potenzial zur Nutzung von Energie aus dem Abwasser bei der Kläranlage liegt. Kläranlagen wurden aber früher bewusst fernab jeglicher anderer Bebauung errichtet, um beispielsweise Geruchsbelästigungen zu vermeiden. Abgesehen von der Eigennutzung sind somit kaum Möglichkeiten zur Verwertung der Ressourcen gegeben.

Überschüssige Stromproduktion in der Kläranlage kann durch Einspeisung ins Stromnetz genutzt werden, überschüssige Wärme nur, wenn in der Umgebung der Kläranlage potenzielle Abnehmer existieren. Es darf aber festgestellt werden, dass sich die Siedlungsgebiete seit dem großen Bauboom der Kläranlagen vor 30, 40 Jahren stark ausgeweitet haben und potenzielle Abnehmer immer näher bei den Kläranlagen gebaut wurden. Zudem können bei einem größeren Abwasserwärmeverbund erstaunlich weite Distanzen überwunden werden. Nachdem bei größeren Kläranlagen aus dem Abwasser meist mehrere MW Abwärme zu gewinnen sind, können auch (Wärme-) Versorgungsnetze von mehreren Kilometern durchaus noch wirtschaftlich sein.

Primär sollte eine energetische Nutzung von Abwasser auf der Kläranlage selbst in Betracht gezogen werden (interne Nutzung), um einen energieautarken Betrieb anzustreben. Überschüssige Energie kann und sollte Abnehmern außerhalb der Kläranlagen zugeführt werden (externe Nutzung).

Bedeutung der Raumplanung

Die Einbeziehung der Raumplanung ist bei der Abwasserwärmenutzung wesentlich, um die Nachfragedichte in der Umgebung von Kläranlagen langfristig erhöhen zu können. Derzeit ist die Raumplanung noch zu wenig auf den Einbezug von alternativen Energieressourcen ausgerichtet. Dies gilt auch für die Nutzung der riesigen Abwärmepotenziale aus dem Abwasser in einer Kläranlage oder aus dem Kanal. Bei der Widmung von Bauland sollte in Zukunft verstärkt auf das Energiepotenzial der abwassertechnischen Infrastruktur Rücksicht genommen werden. Im aktuellen Forschungsvorhaben werden daher entsprechende raumplanerische Konzepte ausgearbeitet.

Plakat Wärme-Kältenetz

Energiepotenzial im Abwasser

Im abgeschlossenen Forschungsprojekt „Energie aus Abwasser“ aus dem Jahre 2012 wurden für die thermische Nutzung von Abwasser aus dem Kläranlagenablauf mittels Wärmepumpe folgende Potenziale für Österreich ermittelt:

Theoretisch kann dem Abwasser nach der Kläranlage so viel Energie entzogen werden, dass ein Achtel der österreichischen Wohnungen mit Heizwärme versorgt werden könnte. Vor der Kläranlage ist das Potenzial aufgrund der maximal zulässigen Abkühlung des Abwassers geringer.

Besonders interessant ist die Versorgung von Gebäuden in der Nähe von Kläranlagen: Die Berechnungen und realisierte Beispiele zeigen, dass ein Nahwärmeverbund mit Abwasserwärmenutzung selbst bei Distanzen zu den Abnehmern von 1 oder sogar 2 km wirtschaftlich sein kann, wenn

  • ausreichend große Abnehmer angeschlossen werden können und
  • die Leitungen in bebautem Gebiet erstellt werden können.

Tatsächlich sind solche Gegebenheiten bei mittleren und größeren Kommunen durch die Ausweitung der Siedlungsgebiete immer häufiger anzutreffen.

Besonders geeignet sind öffentliche Bauten wie Schulhäuser, Heime, Krankenhäuser, Verwaltungsgebiete, aber auch Wohnsiedlungen oder größere Dienstleistungsbetriebe. Weniger geeignet sind Einfamilienhäuser oder Industriebetriebe mit Prozesswärme.

Die in Kläranlagen vorhandenen Energiemengen sind typischerweise so groß, dass selbst bei dichter Bebauung Potenzial für die Versorgung aller Gewerbebetriebe im Umkreis bis 2 km von der Kläranlage vorhanden wäre. Da diese Dichte niemals erreicht werden wird, könnten auch wesentlich weiter entfernte Betriebe versorgt werden. Limitierend wird sich daher meist die technische und wirtschaftliche Machbarkeit von Verbindungsleitungen auswirken, weniger das beschränkte Energiepotenzial.

Auswirkungen auf Kläranlagen- und Kanalinfrastruktur

Wärme- und Kältenutzung des Abwassers wirken sich natürlich auf die Temperatur des Abwassers aus. Diese Effekte sind in jedem konkreten Fall sorgfältig zu prüfen. Vor allem die Abkühlung des Kläranlagenzulaufs (durch Wärmenutzung vor der Kläranlage) sowie die Erwärmung der Gewässer im Kläranlagenablauf (durch Kältenutzung vor allem nach der Kläranlage) müssen in der Planung entsprechend bewertet und beurteilt werden.

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