Abwasserwärmerückgewinnung

Abwasserwärmenutzung (AWN) ist die Wärmerückgewinnung von Abwärme bzw. Restenergie aus Abwasser. Selbst im öffentlichen Kanalnetz ist Abwasser im Winter konstant durchschnittlich 10 bis 12 °C warm, im Sommer 17 bis 20 °C. Mithilfe von Wärmetauschern und Wärmepumpen lässt sich diese im Abwasser enthaltene Wärmeenergie nutzbar machen, beispielsweise um Gebäude zu heizen und zu kühlen – besonders klimafreundlich und zunehmend wirtschaftlicher. Während im Klärwerk aus 1 m³ Abwasser im Durchschnitt 0,3 kWh Energie aus Klärgas gewonnen werden kann, lassen sich durch Abwasserwärmenutzung pro Grad Kelvin Abkühlung rund 1,5 kWh Wärmeenergie aus 1 m³ gewinnen.

Abwasserwärme kann entweder aus der Kanalisation, an oder im Gebäude oder auf einer Kläranlage gewonnen werden. Das Potenzial ist groß. Mit AWN könnte in Deutschland 5 bis 15 Prozent des Wärmebedarfs im Gebäudesektor gedeckt werden. AWN könnte somit einen signifikanten Beitrag zur Wärmewende im Gebäudesektor leisten. Abwasser gibt es dort besonders viel, wo Menschen und Industrie sind, genau da, wo auch ein hoher Energiebedarf besteht. Das Angebot (Abwasser) deckt sich zeitlich mit dem Bedarf (Energie), insbesondere in Städten und Ballungsgebieten. Die Restwärme bzw. Restenergie aus dem Abwasser steht kostenlos zur Verfügung. Ihre Nutzung reduziert den Verbrauch fossiler Energieträger.

In Deutschland werden Abwasserwärmenutzungsanlagen bereits seit den 1980er Jahren vereinzelt eingesetzt. In den letzten Jahren wurden in Europa etwa 130 größere Anlagen zur Energiegewinnung aus Abwasser realisiert, die größte mit 2,1 MW thermischer Entzugsleistung im Stuttgarter Neckarpark. Bislang fehlt der AWN ein höherer Bekanntheitsgrad. Im deutschen Gebäudeenergiegesetz (GEG) ist Abwasser aber bereits als Erneuerbare Energie anerkannt. Nordrhein-Westfalen hat im Oktober 2024 als erstes deutsches Bundesland ein Ausbauziel für AWN ausgerufen. Bis 2030 soll 1 TWh/a aktiviert werden. Bis 2045 dann insgesamt 4 TWh/a. In Skandinavien wird Abwasserwärme schon länger als Energiequelle genutzt.

Zu beachten sind einige technische Restriktionen. Die Nutzung der Wärmeenergie des Abwassers führt zu einer Abkühlung des später in die Kläranlage einlaufenden Wassers und beeinflusst so gegebenenfalls den Ablauf der Stickstoffelimination (Nitrifikation/Denitrifikation). Eine Untersuchung in der Schweiz kommt zum Schluss, dass eine Abkühlung von 0,5 bis 1 K durch Einzelanlagen in der Regel keine Probleme verursacht. Bei stärkerer Abkühlung wird unter Umständen die Dimensionierung der Anlage angepasst. Die Abkühlung des Abwassers kann über eine sogenannte Erholungsstrecke teilweise wieder kompensiert werden, denn auf dem Weg zur Kläranlage nimmt das Abwasser neue Wärme über den Boden, aber auch durch weitere Zuflüsse auf. Insgesamt kann das Abwasser in einem Kanalnetz um etwa 3-4 K abgekühlt werden. Daraus ergibt sich in Städten ein erhebliches Potenzial.

1. 1 2 René Buri, Beat Kobel: Wärmenutzung aus Abwasser (PDF; 3,9 MB) - Leitfaden für Inhaber, Betreiber und Planer von Abwasserreinigungsanlagen und Kanalisationen, Seiten 6 ff. Wissenschaftliche Mitarbeit und Beratung durch Oskar Wanner und Hansruedi Siegrist, Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (EAWAG), sowie Markus Koch und Walo Meier, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich (AWEL), Abteilung Gewässerschutz. Broschüre im Auftrag des Bundesamtes für Energie (BFE) durch die Aktion „Energie in Infrastrukturanlagen“, November 2004.
2. ↑ energate messenger: Studie bescheinigt Abwasser hohes Wärmepotenzial. In: www.energate-messenger.de. Energate, 7. Dezember 2017, abgerufen am 25. April 2018. 
3. ↑ Bergmann, Tobias und Wannke, Michael: Hochleistungswärmetauscher zur Nutzung von Energie aus Abwasser. In BBR – Fachmagazin für Leitungsbau, Brunnenbau und Geothermie 12/2012, S. 26–31.
4. ↑ Projekte als Referenz. Wo Energie aus Abwasser nachhaltig genutzt wird. In: Uhrig. Abgerufen am 13. Dezember 2024. 
5. ↑ Stuttgarter Zeitung: Baubeginn für weitere Quartiere auf dem Güterbahnhofs-Areal. In: www.stuttgarter-zeitung.de. Stuttgarter Zeitung, 15. März 2018, abgerufen am 25. April 2018. 
6. ↑ Abwasser als klimafreundliche Wärmequelle: Neue Initiative des Landes will hunderte Projekte anschieben | Land.NRW. Abgerufen am 13. Dezember 2024. 
7. ↑ Bis zu fünf Prozent möglich: Wärmenetzplanung in Berlin auch mit Abwasserwärme. Abgerufen am 13. Dezember 2024.