7. NRW Geothermiekonferenz Nutzung oberflächennaher Geothermie und Abwasserwärme bei Emschergenossenschaft und Lippeverband eine Projektübersicht

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Samuel Hofmeister
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1 7. NRW Geothermiekonferenz Nutzung oberflächennaher Geothermie und Abwasserwärme bei Emschergenossenschaft und Lippeverband eine Projektübersicht Dipl. Geogr. Adrian Treis Dipl. Geol. Robert Heimann

2 Gliederung - Einführung - Projekte im Zusammenhang mit der Kanalinfrastruktur - Energiegewinnung aus der Grundwasserhaltung - Zusammenfassung

3 Räumliche Lage Emschergenossenschaft und Lippeverband - Potenziale des Emscherumbaus

4 Verbandsaufgaben Emschergenossenschaft und Lippeverband Wiederherstellung Regenwassermanagement Reststoffentsorgung Wasserabfluss Abwasserbeseitigung Hochwasserschutz Renaturierung Gewässerunterhaltung Grundwasserbewirtschaftung

5 Gliederung - Projekte im Zusammenhang mit der Kanalinfrastruktur - Abwasserwärmenutzung - Wärmeenergie aus Bohrpfahl- und Schlitzwänden - Wärmeenergie aus Kanalluft

6 Umbau des Emschersystems - Die Emscher heute

7 Umbau des Emschersystems - gestörte Vorflut um 1900

8 Umbau des Emschersystems - umgestaltetes Gewässer

9 Der Umbau des Emschersystems - günstige Voraussetzungen - Neubau von 400 km Kanalabschnitten im urbanen Umfeld (DN 1200 DN 4000) und großer Schachtbauwerke - Berücksichtigung in der Planungsphase - Kostenersparnis gegenüber Einbau im laufenden Betrieb - Emschergenossenschaft h ist Kanal- und dkläranlagenbetreiberinl i

10 Abwasserwärmenutzung - Abwasser ist eine einheimische, sichere, langfristige und regenerative Energiequelle -> Rohöl der Großstadt. - Komponenten bestehen aus bewährter Technik: für Wärmeübertrager und Wärmepumpen liegen langjährige Betriebserfahrungen vor.

11 Abwasserwärmenutzung - Abwasser weist eine mittlere Temperatur von 15 C auf und verfügt über ein hohes Wärmepotenzial März [ C] [mm] [dm] Niederschlag, 12 h- Werte [mm] Außenlufttemperatur, 12 h- Werte Abwassertemperatur Kanallufttemperatur Mst02, 01, 12h-Werte Werte Kanallufttemperatur, Abwassertemperatur 12h Mst01, - Werte 12h - Werte

12 Umsetzungsvoraussetzungen -Kläranlagen Mischwasser- (3,4 Mio. oder EWG): Schmutzwasserkanalisation 1,1 Mrd. mit DN >= 800 mm Hochwasser- (ca. 6,5 Mio. m³) und Regenrückhaltebecken (ca m³): 0,6 Mrd. - mittlerer Trockenwetterabfluss mind. 15 l/s - keine hydraulische Beeinträchtigung des Kanalnetzes - Abwassertemperatur im KA-Zulauf > 10 C Abwasserkanäle (400 km): 1,1 Mrd. - räumliche Nähe der Verbraucher zum Kanal

13 Umsetzungsvoraussetzungen -Kläranlagen Heizzentralen (3,4 Mio. mit EWG): minimalem 1,1 Mrd. Wärmebedarf von 150 kw, besser 300 kw - Niedertemperaturheizungssysteme mit möglichst geringen Vorlauftemperaturen Hochwasser- (ca. 6,5 Mio. m³) und Regenrückhaltebecken (ca m³): 0,6 Mrd. - Wirtschaftlichkeit optimal Wärmepumpenleistung ab 100 kw - Förderung gem. EEWärmeG möglich Abwasserkanäle (400 km): 1,1 Mrd. - Wärmeertrag aus 1 m Wärmetauscher rd W/m

14 Potenzialermittlung der AWN Kläranlagen (3,4 Theoretisches Mio. EWG): 1,1 Abwasserwärmepotenzial Mrd. Ungeeignete kanalseitige Voraussetzungen Hochwasser- Wärme-Gewinnungspotenzial (ca. 6,5 Mio. m³) und Regenrückhaltebecken (ca m³): 0,6 Mrd. Vermarktung nicht Vermarktungspotenzial möglich Abwasserkanäle (400 km): 1,1 Mrd. sonstige Realisierungs- Restriktionen potenzial Deutschland: realisierbares Potenzial etwa 5% des Gebäudebestands

15 Potenzialermittlung der AWN Kanalnetzdaten RVR Nutzungsarten + Verbrauchsdaten B-Pläne Kläranlagen (3,4 Mio. EWG): 1,1 Mrd. Kategorie 1 DN 800 mm; S 300 m Kategorie 2 DN 800 mm; S 200 m GIS-Raumanalyse Hochwasser- Abstand S 300m (ca. 6,5 Mio. m³) und Regenrückhaltebecken Abstand S 200m (ca m³): 0,6 Mrd. Kategorie 4 DN 800 mm; S 200 m Betreiber = EG Abwasserkanäle (400 km): 1,1 Mrd. Kategorie 5 DN 800 mm; S 300 m Betreiber = EG; Status = Plan Kategorie 3 DN 800 mm; S 300 m Betreiber = EG Kategorie 6 DN 800 mm; S 200 m Betreiber = EG; Status = Plan

16 Energiekarte für das Emschergebiet Förderung MUNKLV Kläranlagen (3,4 Mio. EWG): 1,1 Mrd. Web-basierte Darstellung geeigneter Abschnitte zur AWN kommunale Kanaldaten Städte Bochum und Dortmund Hochwasser- (ca. 6,5 Mio. m³) und Regenrückhaltebecken (ca m³): 0,6 Mrd. Abwasserkanäle (400 km): 1,1 Mrd.

17 Umsetzung von Anlagen Nordwestbad Bochum

18 Nordwestbad, Bochum Umsetzungsstand gemeinsames Projekt mit der Stadtwerke Bochum GmbH Einbau Wärmetauscherelemente im Juli 2009 Inbetriebnahme b im September 2010 BMU Förderung 30% der Investitionskosten

19 Nordwestbad, Bochum Auslegung der AWN-Anlage 73 % Deckung des Gesamtwärmebedarfes durch AWN Kanaldurchmesser DN 3000 mm; Q min = 80 l/s Kopplung WT mit BHKW Länge des Wärmetauschers: 46 m Entzugsleistung: 150 kw Leistung der Wärmepumpe pe + BHKW: 400 kw Entfernung Heizzentrale: 200 m

20 Nordwestbad, Bochum CO 2 - Reduktion Emission Brennstoff Emission Strom Gesamtemission [t CO 2 /a] [t CO 2 /a] [t CO 2 /a] [%] Erdgaskessel (Referenz) Abwasserwärmenutzung BHKW Reduktion

21 Nordwestbad, Bochum Wärmetauscherbau

22 Nordwestbad, Bochum Wärmetauscherbau

23 Nordwestbad, Bochum Wärmetauscherbau

24 Ausblick Geothermie bei EGLV Geothermie am Abwasserkanal Emscher (AKE)

25 Ausblick Geothermie bei EGLV Geothermie am Abwasserkanal Emscher (AKE) AKE (akt. Entwurf): Länge 51 km Tiefenlage m 113 Betriebs- und Wartungsschächte

26 Ausblick Geothermie bei EGLV Schacht S_.038 mit Schlitzwandverbau fe: 24,70 m Tief Außendurchmesser: 16,40 m Verbauwand mit nutzbarer Außenfläche von ca m²

39KW (basierend auf Erfahrungswerten und

27 Ausblick Geothermie bei EGLV Schachtstandorte mit Entwicklungspotenzial (Bottrop Welheimer Mark) Techn. Ranbedingungen: S_ A.S01 = 492m² (Außenfläche) S_.038 = 1.277m² (Außenfläche) Entzugsleistung: ca. 39KW (basierend auf Erfahrungswerten und EGRT) Ergebnis der Machbarkeitsstudie: technisch und finanziell umsetzbar geringe Betriebskosten

28 Ausblick Kanalluftnutzung am AKE März [ C] [mm] [dm] Niederschlag, 12 h- Werte [mm] Außenlufttemperatur, 12 h- Werte Abwassertemperatur Kanallufttemperatur Mst02, 01, 12h-Werte Werte Kanallufttemperatur, Abwassertemperatur 12h Mst01, - Werte 12h - Werte

29 Ausblick Kanalluftnutzung am AKE Bewetterung des AKE 34 Entlüftungsschächte Abluftvolumenstrom bis zu m³/h

30 Ausblick Kanalluftnutzung am AKE Potenzialanalyse beauftragt

31 Gliederung - Energiegewinnung aus der Grundwasserhaltung

32 Ausblick Geothermie bei EGLV Energiegewinnung aus Polderbrunnen im Verbandsgebiet + Teil der Ewigkeitslasten garantiert eine dauerhafte Entnahme 6 + Pumpentechnik bereits installiert + Fördermengen bis 5 Mio m³/a - Standortvorgabe Grundwasser-Entnahmen EG-Grenze LV-Grenze

33 Ausblick Geothermie bei EGLV Energiegewinnung aus Polderbrunnen (Oberhausen-Buschhausen)

6 Mio m³/a kontinuierl. Förderrate mind.

34 Ausblick Geothermie bei EGLV Energiegewinnung aus Polderbrunnen (Oberhausen-Buschhausen) Techn. Randbedingungen: Entnahme 1.6 Mio m³/a kontinuierl. Förderrate mind. 130m³/h Entzugsleistung bei Abkühlung um 4K bei ca. 600KW Ergebnis der Machbarkeitsstudie: technisch umsetzbar geringe Betriebskosten Energetische Sanierung und Investitionen am Gebäude notwendig

35 Zusammenfassung Der Emscherumbau birgt ein hohes Potenzial zur Nutzung von Abwasserwärme und Geothermie Nutzung von Energie aus Grundwasserhaltung bietet eine Chance zur Inwertsetzung bisher ungenutzer Ressourcen Weitere Verbreitung der Technologie durch Information Weitere Verbreitung der Technologie durch Information von Bauherren / Betreibern -> Energiekarte

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