Heizen und Kühlen mit Abwasser Erfahrung, Technik und Wirtschaftlichkeit aus über 45 Projekten

Transkript

1 Heizen und Kühlen mit Abwasser Erfahrung, Technik und Wirtschaftlichkeit aus über 45 Projekten 1

2 Ihr Ansprechpartner in Österreich in Kooperation mit der Firma Uhrig Bmst. Ing. Stephan Taubinger, MBA MPA MSc WMU GmbH A-4741 Wendling, Fellhof 5 Telefon +43 (0) 720/ Fax +43 (0) 720/ Mobil +43 (0)664/ ts@wmu-gmbh.com 2

3 Anlage Stadtwerke Amstetten Büro und Kraftwerksgebäude Abwassermenge 130 l/s Länge Wärmetauscher 43m Wärmebedarf Heizzentrale 230 KW Entzugsleistung Kanal 180 KW CO2 Reduzierung 54 t/jahr JAZ 5,6 Heizkostenersparnis ,00 / Jahr 3

4 Raumwärme- und Warmwasserbedarf Deutschland 888 TWh Stromerzeugung Deutschland 614 TWh 4

5 Abwasserwärmenutzung Stand der Technik 15% 100% Theoretisches Potenzial Abwasser ohne zusätzliche Abwärme 79 TWh oder 8,9 % des Energiebedarfs für Raumheizung und Warmwasser Quelle: Studie IER Universität Stuttgart

6 Alles nichts Neues!!! Basel 1985 Esslingen 1986 Abb. 7: Dimensionierungsskizze des Wärmetauschers in Basel 6

7 Lösungen Rückgewinnung inhouse rund 270 Anlagen für Brauchwassererwärmung Leistung bis 100 kw Gewinnung aus Rohabwasser rund 150 Anlagen kontinuierliches Angebot Leistung bis 1000 kw Aus gereinigtem Abwasser rund 100 Anlagen grosses Potenzial Leistung bis 10 MW 7

8 Heizsysteme Monovalent Bivalent Multivalent 8

9 Arten der Wärmeverteilung kalte Nahwärme warme Nahwärme 9

10 Funktionsprinzip 10

11 Kanalwärmetauschersysteme Externe Systeme Bildquelle: Huber SE Integrierte Systeme Modulare Systeme Sonderformen Bildquelle: Rabtherm Bildquelle: Uhrig Bildquelle: Uhrig 11

12 Lösungen für fast jede Abwasser- und Kanalsituation Form A Trockenwettergerinne System Uhrig Große überströmte Fläche Geringer Abwassermenge Hohe Schleppspannungen 12

13 Form B Halbschale System Uhrig Individuelle Anpassungsform an den Kanal Hohe Abwassermengen Geringe Querschnittsreduzierung 13

14 Form C geschlossener Wärmetauscher System Uhrig Kanalquerschnitte < DN 800 möglich Kompletter Umfang nutzbar als Wärmetauscheroberfläche Druckrohr oder Freispiegel Kanalsanierung und Energieentnahme mit einem System 14

15 Wärmeverteilung Wärmetauscher 15

16 Zielgruppen Voraussetzungen Siedlungen mit zentraler Wärmeversorgung Mehrfamilienhäuser Kommunale Gebäude Verwaltungsgebäude Industrie Sportanlagen Kläranlagen Heizleistung ab 50 KW Temperaturniveau Heizsystem Kanal ab DN 400 Trockenwetterabfluss ab 10 l/s Abwassertemperatur ab 8 C 16

17 Checkliste 1. kostenlose Grobeinschätzung 17

18 Erste Pilotanlage Berlin 2006 Kanal Eiprofil 1600 / 1067 Abwassermenge 40 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 130 KW Entzugsleistung Kanal 32 KW Brennstoffsubstitution 75 % Länge Wärmetauscher 23 m Entfernung Kanal-WP 160 m Kundenfeedback Vattenfall hohe Leistungsreserve 18

19 Anlage Kinderhaus Rauenberg 2010 Kanal Rundprofil DN 1800 Abwassermenge 15 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 45 KW monovalent Entzugsleistung Kanal 36 KW Brennstoffsubstitution ~50 % Länge Wärmetauscher 10 m 19

20 Anlage IRO Oldenburg 2012 Kanal Rundprofil DN 1200 PE Abwassermenge 200 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 60 KW Entzugsleistung Kanal 50 KW Länge Wärmetauscher 10 m 20

21 Anlage Kinderhaus Rauenberg 2010 Kanal Rundprofil DN 1800 Abwassermenge 15 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 45 KW monovalent Entzugsleistung Kanal 36 KW Brennstoffsubstitution ~50 % Länge Wärmetauscher 10 m 21

22 Neubau BMU Berlin Bundesbehörde in einem Niedrigenergie- und Passivhaus Bauherr: Monitoring: Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung Berliner Energieagentur Bruttogeschossfläche: m² Fertigstellung: Herbst

23 Neubau BMU Berlin Kanalwärmetauscher mit Direktverdampfung COP 5,1 Entzugsleistung 41 KW / 8m² WT-Fläche = 5,1 KW / m² WT-Fläche 23

24 Prinzip Direktverdampfung Zwischenkreislauf entfällt keine Übergabeverluste geringere Betriebskosten durch Wegfall Pumpenstrom 24

25 TERROT AREAL Bad Cannstatt Wohnungen, 2000 m² Kindergarten, Gewerbe und Mietfläche Wärmepumpe und BHKW 45% des Gesamtwärmebedarfs aus dem Abwasser Entzugsleistung Kanal: 120 kw CO² - Reduzierung gesamt: > 50 % Jahresgesamtkosten gegenüber konventioneller Technik: + 5% Wirtschaftlichkeit über die reduzierte Abhängigkeit von Energiepreisteuerungen Abschlussbericht Bauvorhaben Terrot-Areal in Stuttgart- Bad Cannstatt Wärmeversorgung mit WP und Abwasserkanal-Wärmetauscher vom

26 TERROT AREAL Bad Cannstatt Wärmeerzeugungskosten - 26

27 Paris Palais de L Elysée (2011) 60 m² Wärmetauscherfläche 27

28 Anlage Konstanz 2012 Entzugsleistung Kanal: 240kW th. Wärmepumpen: 300 kw th. / 75kW el. BHKW: 50kW el. / 100kW th. Gasspitzenkessel: 900 kw Geschossfläche: m² 28

29 Energiekonzept Konstanz Quelle: STW Konstanz 29

30 CO2 Reduzierung Konstanz Quelle: STW Konstanz 30

31 Wirtschaftlichkeit Konstanz Quelle: STW Konstanz 31

32 Wirtschaftlichkeit am Beispiel Europaviertel Frankfurt Hochhaus m² Wohn- und Gewerbefläche 32

33 Wirtschaftlichkeit am Beispiel Europaviertel Frankfurt Länge Abwasser-Wärmetauscher 171 m Fläche Abwasser-Wärmetauscher 115 m² Abwasser WT - Entzugsleistungen Spezifisch Gesamt Heizfall 2,5 kw/m² 409,9 kw Kühlfall 2,7 kw/m² 442,0 kw Dimensionierung d. Wärmepumpe COP Leistung Heizfall ca. 4,5 ca. 527 kw Kühlfall ca. 5,5 ca. 372 kw Heizleistung ca. 527 kw 33

34 Wirtschaftlichkeit am Beispiel Europaviertel Frankfurt Gesamtkosten in 20 Jahren Jahreskostenvergleich nach VDI 2067 Blatt 1 Konventionelles Geothermisches Luft-Wasser Abwasser System System Wärmepumpe Wärmepumpe , , , ,96 Investitionskosten Amortisationszeitraum bei linearer Abschreibung Kapitalgebundene Kosten Bedarfs/- Verbrauchsgebundene Kosten Betriebsgebundene Kosten - 9,03 Jahre 3,56 Jahre 3,91 Jahre Sonstige Kosten Einzahlungen Gesamtkosten pro Jahr

35 35

36 Städtebauliche - und Landschaftsbild prägende Aspekte 36

37 Nutzung industrieller Abwärme über das Nahwärmenetz Kanal Fast jeder Industriebetrieb benötigt für technische Prozesse eine Kühlung. Diese Energiemenge im Temperaturbereich von C wird über Rückkühlung (Kühltürme, Luftrückkühler, Abgase) zur Zeit verschwenderisch ohne energetischen Nutzen an die Umgebung abgegeben. 37

38 Zukunft - Der Abwasserkanal als Wärmenetz Industrie leitet Abwärme in das Abwassernetz ein 38

39 Der Abwasserkanal als Wärmenetz städtische Gebiete nutzen die eingeleite Abwärme 39

40 Theoretisches Potenzial für die Nutzung von Abwasserwärme in Deutschland Abwasserwärme * Quelle: Studie IER Universität Stuttgart

41 Bewertung des Potenzials für Deutschland Ohne zusätzliche Einspeisung von Abwärme können 8,9 % des deutschen Energiebedarfs für Raumwärme und Warmwasser durch Abwasserwärme gedeckt werden. CO 2 -Einsparungen: 6,1 % der Emissionen privater Haushalte 0,8 % der gesamten Emissionen Deutschlands Durch die Einspeisung von Abwärme lässt sich das Potenzial für die Wärmeversorgung aus Abwasser um den Faktor 3 auf 28,0 % steigern. CO 2 -Einsparungen: 19,5 % der Emissionen privater Haushalte 2,4 % der gesamten Emissionen Deutschlands Es ist genügend Abwärme aus Kraftwerken und Industrieprozessen vorhanden, um das Potenzial zu decken. Quelle: Studie IER Universität Stuttgart

42 Abwasserwärmenutzung nur ein Hype? Politischen Willen Kommunale Erhebung von Abwärmepotenzialen Moderation der Zusammenarbeit zwischen: Betreiber Kanalnetz Stadtwerken und Energieversorgern Hochbauämtern Bauherren, Investoren und Planern 42

43 Noch einmal zusammengefasst 43

44 Abwasser ist warm 44