Nutzung von Abwasserwärme auf einem Großklärwerk

Ob beim Duschen und Händewaschen, Kochen, Geschirr spülen, oder dem Betrieb der Waschmaschinen, immer gelangt mit dem Ableiten des warmen Wassers in den Ausguss Wärmeenergie in beträchtlichen Größenordnungen in unsere Abwasserkanäle und letztendlich auch auf die Kläranlagen. Das führt dazu, dass die Temperatur des Abwassers im Sommer bis zu 25 °C erreicht und auch im Winter selten unter 10 °C fällt.

Mit diesen Temperaturen sind ideale Voraussetzungen gegeben, um die Abwasserwärme als Quelle zur Nutzung mittels Wärmepumpen, die hauptsächlich für den Einsatz der Geothermie in Serienproduktion hergestellt werden, zu verwenden.

Aber es gibt noch einen weiteren Trend. Während Kläranlagen noch vor 20 Jahren allein ihrer Entsorgungspflicht nachkamen, sind die Aufgaben heute deutlich vielschichtiger. Insbesondere steht die Wirtschaftlichkeit in zunehmendem Maße im Fokus der Betrachtung, denn moderne Kläranlagen werden wie Unternehmen geführt. Deshalb werden energieautarke Anlagen angestrebt und die Betreiber suchen neue Wege um die Energiebilanz zu verbessern wie bespielsweise durch Turbinen im Ablauf, Windkraft- und Solaranlagen auf dem Gelände.

Während in der Vergangenheit die Motorabwärme der Blockheizkraftwerke zumeist im Überfluss verfügbar war, wird diese „hochwertige“ weil hochtemperaturige Wärme heutzutage gerne vermarktet, wie zum Beispiel auf dem Klärwerk Emschermündung der Emscher-Genossenschaft, das ein Hallenbad mit Wärme versorgt.

Durch diese neuen Möglichkeiten des Verkaufes von Energie, sind auch für die Kläranlagen moderne, ökologische und effiziente Heizkonzepte interessant geworden. Das Abwasser ist als potenzielle Wärmequelle naturgemäß verfügbar.

Bei der Errichtung des neuen Zulaufbereichs einschließlich mechanischer Vorbehandlung (Rechenanlage) auf dem Klärwerk Emschermündung war neben der Thematik Abluftführung und Abluftbehandlung daher auch die Frage der Beheizung eine wesentliche Herausforderung.

Die Pöyry-Ingenieure planen hier eine Lösung, die über zwei parallele Wärmetauscher in den Zulaufkanälen die Wärmepumpen mit thermischer Energie versorgt, um die erforderlichen 200 kW Heizleistung zu erzeugen. Dabei dient das System nicht nur der Wärmebereitstellung, sondern auch deren Abführung.

Die insgesamt acht Förderschnecken des Zulaufhebewerkes werden mit wassergekühlten Frequenzumformern betrieben. Bei Volllast der Anlage sind 165 kW Wärme abzuführen. Die Wärmepumpen werden somit auch verwendet, um den Kühlbedarf der Frequenzumformer und die Klimatisierung der Schalträume abzudecken.

Damit dient je nach Betriebsfall der Wärmetauscher im Abwasser oder die Abwärme der Frequenzumformer als Quelle für die Wärmepumpe. Je nach Einbindung in das System, nehmen die Wärmetauscher Wärme aus dem Abwasser auf oder geben diese ab. Zur Vergleichsmäßigung des Betriebs wurden Pufferspeicher für Warm- und Kaltwasser eingebunden.

Somit wird auf dem Klärwerk Emschermündung ein modernes System der Heizung und Kühlung realisiert, das optimal auf die gegebenen Bedingungen zugeschnitten ist.

IFAT: Halle A3, Stand 130

Weitere Informationen unter:
www.poyry.de
KD1802021