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Wärmequelle Kanalisation

KREIS – eine interdisziplinäre Begleitforschung

Wissenschaftlich begleitet wird die Erprobung des HWCSystems durch den vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Forschungsverbund KREIS (Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung). Er soll neue Konzepte und Verfahren für die Versorgung mit Energie und die Entsorgung von Abwasser in städtischen Räumen weiterentwickeln und erforschen. Ziel von KREIS ist es, den Planungs- und Bauprozess sowie die Inbetriebnahme der technischen Systeme mit vorbereitenden Untersuchungen zu unterstützen und deren späteren Betrieb zu evaluieren. Die Erkenntnisse und Erfahrungen sollen nicht nur in der Jenfelder Au, sondern auch in ähnlichen Projekten außerhalb Hamburgs verwertet werden.

Geschäftsmodell Biokohle?

In diesem EnEff:Stadt-Projekt wurden auch Verfahren zur hydrothermalen Carbonisierung (HTC) von Gärresten, d. h. die Umwandlung von organischen Substanzen in Biokohle untersucht. Dabei handelt es sich um eine thermochemische Umwandlung, bei der durch chemische Reaktionen feste Produkte entstehen, die eine höhere Energiedichte (Brennwert und Kohlenstoffgehalt) als die Ausgangsbiomasse besitzen. Im Gegensatz zu Zeiträumen von mehreren Millionen Jahren in der Natur entstehen bereits nach Reaktionszeiten von wenigen Stunden braunkohleähnliche Produkte. Die HTC kann sowohl in neuartige Abwasser- und Sanitärsysteme als auch in bestehende Kläranlagen integriert werden. Ihre Produkte könnten als höherwertige Brennstoffe und nanostrukturierte Materialien eingesetzt werden, aber auch als Düngemittel zur Bodenverbesserung. Doch die bodenverbessernde Wirkung von HTC-Kohle ist umstritten. Nach Untersuchungen im Projekt „HTC in Niedersachsen“ werden pflanzentoxische Verbindungen in der Kohle vermutet. Eine im alternativen Pyrolyse-Verfahren gewonnene Kohle ist möglicherweise weit besser geeignet. Insofern ist es noch offen, ob aus den Reststoffen der Biogasanlage in der Jenfelder Au durch HTC hochwertige Produkte zur Bodenverbesserung und Düngung hergestellt werden können.

Wärmequelle Kanalisation

Neben lokalen Abwässern bieten sich auch die Abwasserkanäle zentraler städtischer Entwässerungssysteme als Wärmequelle an. Denn trotz verbesserter Wärmedämmung haben selbst energieoptimierte Gebäude oft ein Wärmeleck – die Abwasserleitung. Das im Haushalt oder in der Industrie gebrauchte Wasser fließt ungenutzt mit hohen Temperaturen in die Kanalisation. Und weil energieeffiziente Gebäude für die Heizung in der Regel nicht mehr Energie als zur Warmwasserbereitung benötigen, liegt ein enormes Abwärme-Potenzial in den Abwasserkanälen. Der Bundesverband Wärmepumpen (BWP) schätzt, dass bei jährlich rund 6 Mrd. m³ Schmutzwasser und einer Abkühlung dieser Wassermenge um 3 K mindestens 20 TWh/a Wärmeenergie gewonnen werden können. Das entspricht etwa dem Heizwärmebedarf von 5% aller Gebäude in Deutschland.

Neckarpark Stuttgart nutzt Wärme aus Abwasserkanal

Auf der 22 ha umfassenden Brachfläche des ehemaligen Güterbahnhofs Bad Cannstatt entsteht ein neues Stadtquartier mit energetisch hocheffizienter Bebauung – für ca. 450 Wohnungen, Hotels, Dienstleistungs- und Gewerbebetriebe. Künftige Bauherren werden verpflichtet, die Anforderungen der EnEV 2009 um mindestens 45% zu unterschreiten (KfW-Effizienzhaus 55). Zur Wärmeversorgung bietet sich die Nutzung der Abwärme eines nahegelegenen großen Abwasserkanals an. Denn eine klassische Versorgung mit Fernwärme bei hohen Vorlauftemperaturen und entsprechenden Leitungsverlusten erweist sich zur Wärmeversorgung eines solchen Niedrigstenergie-Gebiets häufig als ineffizient und unwirtschaftlich. 2009 beschloss die Stadt Stuttgart den städtebaulichen Rahmenplan „Neckarpark“. Als Hauptenergiequelle der Wärme und Kälteversorgung dient Abwasser, dessen Energie mittels Wärmetauscher und kaskadierter Wärmepumpen über ein Niedrigtemperatur-Nahwärmenetz genutzt wird. Die Kombination von Niedrigstenergie-Gebäuden und Abwasserwärme soll ein optimales Gesamtsystem Wärmeversorgung/Gebäude realisieren, das ökologisch und ökonomisch nachhaltig ist. Derzeit wird das Energiekonzept erstellt und ab 2015 umgesetzt. Im Jahr 2016 soll der Bau von Energiezentrale und Wärmenetz erfolgen; ab 2020 soll die Wärmeversorgung vollständig in Betrieb sein. Das Projekt wird im Rahmen der BMWi-Forschungsinitiative EnEff:Wärme gefördert.

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Adressen

Projektleitung
Hamburg Wasser

Service

BINE-Projektinfo 09/2014
(PDF, 4 Seiten, 0,8 MB)

Links

Hamburg Water Cycle
Projektwebsite von HAMBURG WASSER

HTC in Niedersachsen
Website zum Innovationsverbund Hydrothermale Carbonisierung Niedersachsen

KREIS (Versorgung durch Entsorgung)
Website des BMBF-Forschungsverbundprojekts

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Projekte, Berichte, Nachrichten
und Analysen aus der Forschungsinitiative ENERGIEWENDEBAUEN

Infotipps

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Auf dem Weg zum Niedrigenergie-Stadtquartier
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Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.