UIP-Förderschwerpunkt Energieeffiziente Abwasseranlagen Statustreffen 26./

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1 Projekt Errichtung einer Abwasserwärmenutzungsanlage zur Wärmeversorgung von Liegenschaften im Bereich Wiesental der Stadtwerke Aachen (STAWAG Energie)

2 Grundlage: Über 30 Prozent der Endenergie in Deutschland wird für Heizwärme, d.h. für Raumwärme und Warmwasserbereitung in Gebäuden, eingesetzt. Maßnahme 14 Integriertes Energie- und Klimaschutzprogramm (IEKP) aus dem Jahr 2007: Das Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich- Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) vom , novelliert Mit dem EEWärmeG wird das Ziel verfolgt, bis zum Jahr 2020 den Anteil der Erneuerbaren Energien an der Wärmeversorgung von etwa 6 % im Jahr 2008 auf 14 % zu erhöhen und damit die jährlichen CO 2 - Emissionen zusätzlich um etwa 9 Mio. t zu senken.

3 Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt vom : Elektrisch betriebene Wärmepumpen können gefördert werden, wenn sie eine Jahresarbeitszahl von wenigstens 3,8 oder bei gasbetriebenen Wärmepumpen eine Jahresheizzahl von mindestens 1,3 erreichen. Jahresarbeitszahl (JAZ): für elektrische Wärmepumpen der Quotient aus abgegebener Wärmemenge und eingesetzter Strommenge einschließlich des Stroms für die peripheren Verbraucher wie Umwälzpumpen, Abtauautomatik und Regelung. Die JAZ ermöglicht die Bewertung der Gesamtanlage über das ganze Jahr. Leistungszahl oder COP (coefficient of performance): Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu aufgenommener elektrischer Antriebsleistung unter Prüfbedingungen (nach DIN EN 14511). Der COP schließt auch die Leistungsaufnahme der Hilfsaggregate ein. Heizzahl: Verhältnis von Nutzwärmeleistung (in KW th ) zu Brennstoffleistung (Produkt aus Brennstoffmassenstrom und Heizwert H i ).

4 Gefördert werden Wärmepumpen zur Nutzung von Abwärme, wenn sie mit einem der folgenden Zeichen ausgezeichnet sind: a. dem gemeinsamen Umweltzeichen Euroblume b. dem Umweltzeichen Blauer Engel c. dem Prüfzeichen European Quality Label for Heat Pumps Gefördert werden auch Nahwärmenetze, wenn die Wärme zu mindestens 50 % aus Abwärme stammt.

5 Aus 1 m³ Abwasser kann bei Abkühlung um 1 Kelvin etwa 1,5 kwh Wärme entzogen werden. Bei einer angenommenen Leistungszahl von 4 kann eine Wärmepumpe damit 2 kwh an eine Heizungsanlage abgeben. Aus 1 m 3 Abwasser kann in einer Kläranlage etwa 0,05 m 3 Klärgas erzeugt werden. Dies entspricht einem Energieinhalt von rund 0,3 Kilowattstunden (kwh). Das DWA-Merkblatt M 114 Energie aus Abwasser-, Wärme- und Lageenergie gibt als Mindestabflussmenge einen Trockenwetterabfluss von 15 l/s für den wirtschaftlichen Betrieb einer Abwasserwärmenutzungsanlage an, d. h. oberstromseitig die Einleitung des Abwassers von bis Einwohnern. Die Abwasserwärmenutzung ist für den Wärmeleistungsbereich zwischen etwa 150 KW und 2 MW bei bivalentem Betrieb geeignet.

6 Überschlägig kann die Leistungszahl ε (Epsilon) einer Wärmepumpe mit folgender Gleichung berechnet werden: T T T0 0,5 0,5 T T T (mit T T T0 0 T: absolute Temperatur der Wärmesenke (Heizung) in [K] T 0 : absolute Temperatur der Wärmequelle in [K] ΔT: Differenz zwischen absoluter Wärmesenken- und Wärmequellentemperatur in [K] Aus dieser Gleichung wird ersichtlich, dass eine Wärmepumpe umso wirtschaftlicher betrieben werden kann, je kleiner die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke und je größer die Temperatur der Wärmequelle ist. Abwasser bietet ganzjährig eine Wärmequellentemperatur von mehr als 10 C. )

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8 Örtliche Gegebenheiten: In der Heizperiode liegt die Abwassertemperatur zu 98 % bei mindestens 15 C Kanalquerschnitt > 2m Abstand zwischen Wärmequelle und Wärmenutzer < 100m Durch ein kaltes Fernwärmenetz sollen die Transmissionswärmeverluste sehr gering gehalten werden. Der Wärmetauscher im Kanal soll so groß dimensioniert werden, dass die Beheizung im monovalenten Betrieb erfolgen kann, d. h. keine Zusatzheizung für die Spitzenbedarfsdeckung.

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10 Wärmebedarf der Liegenschaften insgesamt: 930 MWh/a Leistungsbedarf Wärme: 530 KW Strombedarf der Wärmepumpen: 221,4 MWh/a Die Liegenschaften sollen so saniert werden, dass eine Vorlauftemperatur von 45 C ausreicht. Dementsprechend soll eine Jahresarbeitszahl von 4,2 erreicht werden.

11 [ C] UIP-Förderschwerpunkt Energieeffiziente Abwasseranlagen Statustreffen 26./ Ergebnisse aus dem Projekt Abwasserwärmenutzung Nordwestbad Bochum Monatswerte der Abwassertemperaturverläufe Feb Mrz Apr Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Januar Februar März April mittlere Abwassertemperatur Maximum der Abwassertemperatur Minimum der Abwassertemperatur Außenlufttemperatur

12 CO 2 -Emissionsbilanz des Nordwestbades Bochum in der Zeit vom Februar 2011 bis März 2012 im Vergleich zum Jahr vor dem Umbau

13 Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit