Heizen und Kühlen mit Abwasser

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1 Heizen und Kühlen mit Abwasser Erfahrungen aus über 30 Projekten mit innovativen Kanalwärmetauschern 1

2 Geschäftsbereiche Tiefbau Maschinenbau Abwassermanagement Uhrig messen steuern bewirtschaften Heizen und Kühlen mit Abwasser Wärmetauschersystem THERM-LINER Kanalsanierung Sanierungssystem QUICK-LOCK 2

3 Raumwärmebedarf Deutschland 3

4 Abwasserwärmenutzung Stand der Technik 15% 100% Theoretisches Potenzial Abwasser ohne zusätzliche Abwärme 79 TWh oder 8,9 % des Energiebedarfs für Raumheizung und Warmwasser 4

5 Alles nichts Neues!!! Basel 1985 Esslingen 1986 Abb. 7: Dimensionierungsskizze des Wärmetauschers in Basel 5

6 Regelwerk Unterstützt Abwasserwärmenutzung Informationen für Gemeinden, Stadtentwässerungen, Planer Einsatzmöglichkeiten, Grenzen, Anforderungen seitens Kläranlage / Kanal Musterverträge zwischen Bauherr und Kanalbetreiber 6

7 Lösungen Rückgewinnung inhouse rund 270 Anlagen für Brauchwassererwärmung Leistung bis 100 kw Gewinnung aus Rohabwasser rund 60 Anlagen kontinuierliches Angebot Leistung bis 1000 kw Aus gereinigtem Abwasser rund 100 Anlagen grosses Potenzial Leistung bis 10 MW 7

8 Heizsysteme Warmwasser Raumheizung Warmwasser Raumheizung Warmwasser Raumheizung BHKW WP WP Kessel WP Kessel Monovalent Bivalent Multivalent 8

9 Aufbau Therm - Liner Element Form A Technische Daten Therm-Liner DN 800: Q min 10 l / s Material: V4A Länge: 1000 mm Breite: 634 mm WT Fläche: 0,86 m² Leistung: 1,8 KW/m² (50% Sielhauteinfluss, T 4 Kelvin) Querschnittsverlust: 11,33 % 9

10 Therm-Liner Form B Vorteile: Ab Q min ca. 50 l / s Entlüftung am höchsten Punkt der Verrohrung Geringerer Montageaufwand Minimierte Druckverluste im WT Neu! Therm-Liner Form C Vorteile: Ab DN 300 Freispiegel oder Druckrohr Sanierung des Haltungsabschnittes 10

11 Biofilmbildung Studie der EAWAG Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz, Schweiz, 2004 Beeinflussung der Wärmeübertragung von 20-50% Abhängig von Fließgeschwindigkeiten und Abwasserzusammensetzung Biofilmbildung nach 16 Tagen geringste Biofilmbildung an kaltgewalzten Blechen, Oberfläche 2B Minderung der Biofilmbildung auf max. 20 % durch: -Schwallspülungssysteme - regelmäßige Hochdruckreinigung Biofilmbildung nach Abschwemmung 11

12 Projekte Europa 12

13 Anlage Schkeuditz 2008 Kanal Eiprofil 1200 x 800 Abwassermenge 8,3 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 80 / 12 KW Entzugsleistung Kanal 43 KW Energieeinsparung 43 % CO 2 Reduzierung 60 % Länge Wärmetauscher 39 m Amortisation 12 Jahre 13

14 Anlage Chessiere 2008 Kanal Rechteck 1200x700 Abwassermenge 26 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 120 KW Entzugsleistung Kanal 69 KW Energieeinsparung 35 % CO2 Reduzierung 50 % Länge Wärmetauscher 33 m Amortisation 12 Jahre 14

15 Anlage Bochum 2009 Kanal Rundprofil DN 3000 Abwassermenge 140 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 200 KW Entzugsleistung Kanal 150 KW Energieeinsparung 48 % CO 2 Reduzierung 60 % Länge Wärmetauscher 46 m Amortisation < 10 Jahre 15

16 Anlage Pinneberg 2009 Kanal Rundprofil DN 1000 Abwassermenge 96 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 150 KW Entzugsleistung Kanal 120 KW Energieeinsparung 41 % CO2 Reduzierung 53 % Länge Wärmetauscher 57 m Amortisation < 10 Jahre 16

17 Anlage Hamburg 2009 Kanal Rundprofil DN 1200 Abwassermenge 12 l/s Wärmebedarf Heizzentrale 200 KW Entzugsleistung Kanal 105 KW Energieeinsparung 33 % CO2 Reduzierung 46 % Länge Wärmetauscher 95 m Amortisation < 13 Jahre 17

18 Paris Schwimmbad Marranne 2010 Kanal: Ei 900x800 Abwassermenge: 10 l/s Heiz- / Kühlbedarf: 2 x 60 KW Entzugsleistung Kanal: 2 x 45 KW Länge Wärmetauscher: 82 m Energieeinsparung: ca. 62 % CO² - Reduzierung: ca. 31 % Amortisation: < 10 Jahre 18

19 Gemessene Leistung Paris Schwimmbad Marranne Volume flow Output Heat exchanger Input Heat Exchanger Extraction Power log. Extraction log. Power [kw] [ c] [m³/h] 96,00 88,00 80,00 72,00 64,00 56,00 48,00 40,00 32,00 24,00 16,00 8,00 0, Zeit 19

20 TERROT AREAL Bad Cannstatt 2010 Kanal: Abwassermenge: Heizbedarf: Entzugsleistung Kanal: Länge Wärmetauscher: 76 m Energieeinsparung: ca. 42 % Halbrundprofil 500 l/s 168 kw 120 kw CO² - Reduzierung: ca. 43 % Amortisation: < 15 Jahre 20

21 Yachthafen Speyer 2010 Kanal: Rundprofil DN 1400 Abwassermenge: 90 l/s Heizbedarf: 257 kw Entzugsleistung Kanal: 180 kw Länge Wärmetauscher: 95 m Energieeinsparung: ca. 31 % CO² - Reduzierung: ca. 34 % Amortisation: < 15 Jahre 21

22 Dresden Brand- und Kat.Schutzzentrum 2010 Kanal Haubenprofil: 2600/2490 Abwassermenge: Leistung (Heizen): Leistung (Kühlen): Länge Wärmetauscher: 350 l/s 120 kw 190kW 2 x 29m Kosten WT-Anlage : ~

23 Abwasserwärmenutzung im ländlichen Gebiet? Ja, durch Nutzung der Sammlerkanäle zur Kläranlage 23

24 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 24

25 Neubau BMU Berlin Bundesbehörde in einem Niedrigenergie- und Passivhaus 1. Kanalwärmetauscher mit Direktverdampfung COP 5,1 Entzugsleistung 41 KW / 8m² WT-Fläche = 5,1 KW / m² WT-Fläche 25

26 Paris Palais de L Elysée (2011) 60 m2 Wärmetauscherfläche 26

27 Pumpwerk Ochsenpferch Mannheim 2011 Auftragssumme incl. Wärmepumpe und Optimierung des bestehenden Heizsystems: EUR Förderung: EUR Heizleistung WP 103 KW Entzugsleistung WT 76 KW Bivalenter Heizbetrieb mit altem Ölkessel CO²-Einsparung 30,4 Tonnen/Jahr Amortisation 7-8 Jahre 27

28 Wirtschaftlichkeit am Beispiel Europaviertel Frankfurt Hochhaus m² Wohn- und Gewerbefläche 28

29 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 29

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

31 Herzlich Willkommen! Auf der Ölraffinerie unsere Städte Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 31