Wärmenutzung aus Abwasserkanälen

Wärmenutzung aus Abwasserkanälen Eine regenerative Energiequelle mit großem Potenzial Ernst A. Müller, Büro eam Lindenhofstrasse 15, 8001 Zürich Tel. 00411 226 30 90, Fax 00411 226 30 99 mueller.eam@bluewin.ch Beat Kobel, Ryser Ingenieure AG Engestrasse 9, 3000 Bern 26 beat.kobel@rysering.ch

Zusammenfassung Die Wärme, die im Abwasser enthalten ist, reicht in Deutschland aus, um vom Angebot her jedes zehnte Gebäude mittels effizienter Wärmepumpentechnologie beheizen zu können. Mit der Nutzung der Abwasserwärme verbessert sich dank den günstigen Temperaturen des Abwassers von 10 C bis 15 C im Winter die Energiebilanz gegenüber bisher üblichen Wärmepumpen entscheidend, wodurch ein wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Betrieb möglich wird. Die Abwasserwärmepumpe ist im Vergleich zu anderen innovativen Heiztechnologien gegenwärtig die effizienteste und wirtschaftlichste Technik zur Einsparung und Minimierung des fossilen Brennstoffverbrauches. In der Schweiz belegen rund 50 realisierte Anlagen die Tauglichkeit und Zuverlässigkeit dieses Systems. Neuste Gutachten an konkreten Objekten in Deutschland belegen, dass die Abwasserwärmenutzung auch hierzulande wirtschaftlich interessant ist und an zehntausenden von Standorten eingesetzt werden kann. Damit kann ein bedeutender Beitrag zur Umweltentlastung geleistet und neue Märkte für Planer, EVU, Installateure und Hersteller erschlossen werden. Deshalb hat auch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt unser internationales Team mit einem Forschungsvorhaben in Deutschland beauftragt, mit dem an verschiedenen konkreten Objekten in Deutschland beispielhaft die technische und wirtschaftliche Machbarkeit aufgezeigt werden soll: Gesucht werden innovative Bauherren und Kommunen, es warten auch Fördergelder. Ausgangslage 1.1 Abwasser aus dem Kanal, eine unbekannte regenerative Energiequelle Von regenerativen Energiequellen wie Sonne, Wind oder Biomasse wird viel gesprochen. Dass aber unter unseren Füssen in den Kanalisationsleitungen eine interessante Energiequelle durchfließt, ist bisher kaum bekannt. Abwasser fließt über Jahr und Tag in großen Mengen durch das weit verzweigte Kanalisationsnetz ungenutzt den Kläranlagen zu. Abwasser ist aber nicht nur ein Abfallprodukt, im Abwasser steckt auch eine enorme Wärmemenge, die aus der künstlichen Erwärmung des Wassers (Warm- und Prozesswasser) stammt. Diese Wärme in den Kanalnetzen kann (zurück-) gewonnen und mittels moderner Wärmepumpentechnologie zur Beheizung von Gebäuden genutzt werden. Abwasserwärme ist eine sehr interessante Wärmequelle, da Abwasserwärme eine langfristig sichere Energiequelle darstellt, das Wärmeangebot ständig und in großer Menge verfügbar ist, Wärmepumpen mit der Wärmequelle Abwasser hohe Leistungsziffern erzielen, zahlreiche geeignete Abnehmer in der Nähe der Wärmequelle zu finden sind, die Technologie erprobt ist und an der Schwelle der Wirtschaftlichkeit steht. 1.2 Enormes Wärmeangebot aus Abwasser in Deutschland Pro 1 m³ kann dem Abwasser pro Kelvin Abkühlung 1,16 kw Wärme entzogen werden. Bei einer angenommenen Leistungsziffer von 4 kann eine Wärmepumpe damit 1,55 kw produzieren. Neben der Wärmepumpe wird in der Regel zur Spitzendeckung ein konventioneller Heizkessel eingesetzt. Je nach Auslegung der Wärmepumpe kann die Gesamtanlage eine Wärmeleistung von insgesamt 2 bis 5 kw pro Kelvin Abkühlung und pro m³/h Abwasser zur Verfügung stellen. Die Abwasserwärme reicht vom Angebot her aus, um 10% aller an eine Kläranlage angeschlossenen Gebäude versorgen zu können. Damit könnte in Deutschland theoretisch der Heizbedarf von vergleichsweise rund 10 Mio. Einwohnern gedeckt werden, sei es in Wohn-, Dienstleistungs-, Industrie- oder Gewerbebauten. Angesichts dieser riesigen Potenziale stellt sich also weniger die Frage nach dem Wärmeangebot als vielmehr die Frage nach geeigneten Abnehmern. Gesucht sind größere bestehende Gebäude oder Neubauten in der Nähe der Sammelkanäle oder der Kläranlagen.

1.3 Wärmepumpe mit Abwasser effizienter und umweltfreundlicher Die Wärmepumpe kann nach dem umgekehrten Prinzip eines Kühlschrankes aus der Umgebung wie Luft, Wasser oder eben Abwasser Wärme entziehen, durch Kompression auf ein höheres Niveau transferieren und für Heizzwecke nutzbar machen. Die Wärmepumpe ist seit Jahrzehnten erprobt, stehen doch in Deutschland und der Schweiz rund 100.000 Anlagen in Betrieb, bis im Jahre 2010 sollen es europaweit gemäss der European Heat Pump Association sogar 15 Millionen Wärmepumpen sein. Damit Wärmepumpen effizient und damit auch umweltfreundlich arbeiten können, sind möglichst tiefe Vorlauftemperaturen beim Heizsystem und möglichst hohe Temperaturen bei der Wärmequelle gefragt. Die neue Wärmequelle Abwasser erreicht auch im Winter relativ hohe Temperaturen von 10 C bis 15 C, was im Gegensatz zu den bisher üblichen Wärmequellen einen effizienten Wärmepumpenbetrieb ermöglicht. Abwasserwärmepumpen erreichen bei Neubauten gemessene Jahresarbeitszahlen von 5 und bei bestehenden Gebäuden Werte von 3 bis 4. Das ist gegenüber den bisherigen Jahresarbeitszahlen mit der Wärmequelle Luft mit winterlichen Temperaturen häufig um knapp über 0 C (ergibt Jahresarbeitszahl von 2 bis 2,5) oder Flusswasser mit Wintertemperaturen um die 5 C (Jahresarbeitszahl 2,5 bis 3) eine entscheidende Steigerung. Bild 1: CO 2 -Reduktion einer Wärmepumpe gegenüber konventioneller Ölheizung /10/ Mit der Abwasserwärmepumpe wird also eine sehr positive Primärenergie- und CO 2 -Bilanz erzielt, sie braucht für die Erzeugung der gleichen Wärmemenge wesentlich weniger Antriebsenergie und wird dadurch auch wirtschaftlicher als bisherige Wärmepumpen. Die bisherige Bedeutung der Wärmepumpe in Deutschland ist mit der neuen Energiequelle Abwasser neu zu beurteilen.

Bild 2: Jahresarbeitszahlen für Wärmepumpen in Abhängigkeit der Temperatur der Wärmequelle (Temperatur im Winter: Luft 0 C, Flusswasser 5 C und Abwasser 10 C bis 15 C) 1.4 Erprobte Technologie Die Abwasserwärmenutzung ist erprobt, wie rund 50 realisierte Anlagen in der Schweiz zeigen. Auch die Kanalvariante ist nicht neu, wie eine Anlage zeigt, die seit 20 Jahren ohne nennenswerte Störungen in Basel in Betrieb steht. In Skandinavien werden mehrere Grossanlagen von mehreren MW Leistung betrieben und in Deutschland wird in Kürze die erste Wärmepumpenanlage dieser Art realisiert. Früher wurde in der Schweiz vor allem die Variante mit einem Wärmeentzug nach der Kläranlage realisiert und die Wärme mit einem Nahwärmeverbund zu den Gebäude in der Umgebung transportiert. Bei größeren Distanzen wird dabei das System der kalten Fernwärme angewendet, die Temperatur wird auf dem ursprünglichen Niveau belassen, weshalb auch unisolierte kostengünstige Leitungen verwendet werden können. In den Heizzentralen der zu versorgenden Gebäude wird die benötigte Wärmemenge der kalten Fernwärme entzogen und mit der Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau angehoben. In den meisten Fällen wird eine bivalente Anlage eingesetzt, so dass an den kältesten Tagen der Spitzenkessel die Temperaturen weiter anheben kann. Liegen die Abnehmer nahe bei der Kläranlage, so kann die Heizzentrale mit der Wärmepumpe auf der Kläranlage installiert und die Gebäude von dort mit dem System der warmen Fernwärme versorgt werden. Dabei kann allenfalls überschüssige Abwärme auf der Kläranlage weiter verwendet werden. Seit diverse moderne Demonstrationsanlagen mit einem Wärmeentzug aus dem Kanal die Machbarkeit (erneut) unter Beweis gestellt haben, erlebt die Abwasserwärmenutzung in der Schweiz einen Boom. Die Nutzung aus dem Kanal eröffnet direkt in den Siedlungsgebieten viele neue Nutzungsmöglichkeiten: Die Abnehmer sind nahe bei der Wärmequelle und es sind keine großen Verteilleitungen notwendig. Die Wärme wird dem Abwasser mit speziellen Wärmetauschern, die aus Edelstahl bestehen, entzogen. Diese Wärmetauscher werden auf der Sole des Kanals installiert. Die Abwasserwärmenutzung eröffnet den Wärmepumpen eine interessante Doppelnutzung. Heizen im Winter, Kühlen im Sommer. Das führt in gekühlten Gebäuden wie Banken, Verwaltungs- und andere Dienstleistungsbauten, etc. zu einer noch besseren wirtschaftlichen Bilanz.

2 Einsatzmöglichkeiten der Abwasserwärmepumpe 2.1 Anforderungen an Wärmequelle Kanal und Kläranlage Für die Wärmenutzung aus dem Kanal gilt als vereinfachtes Anforderungskriterium ein minimaler Kanaldurchmesser von 80 cm. In diesen Kanälen können einerseits die Wärmetauscher installiert werden, andererseits verfügen sie in der Regel über ein ausreichendes Wärmeangebot im Abwasser. Solche Kanäle sind in der Regel in Gemeinden mit mehr als ca. 5000 Einwohnern vorhanden. In diesen Gemeinden sind auch geeignete Abnehmer in der Nähe dieser Kanäle zu finden. Die speziellen Wärmetauscher können problemlos in bestehende Kanäle installiert werden, oder in solche die saniert oder neu gebaut werden müssen. Die Wärmetauscher können an die Kanalform angepasst werden, an runde, ovale oder rechteckige Kanäle oder solche mit Trockenwetterrinnen. Bei der Kanalvariante müssen im Vorfeld die Anforderungen der Kläranlagen bezüglich der minimalen Temperatur des Abwassers von Fachleuten abgeklärt werden. Bei Kläranlagen mit mehr als rund 5000 angeschlossenen Einwohnern gibt es in der Praxis aber selten Probleme. Für einen Wärmeentzug nach der Kläranlage kommen schon Kläranlagen mit 1000 bis 2000 angeschlossenen Einwohnern in Frage, sofern sich geeignete Abnehmer in der Nähe befinden. 2.2 Anforderungen an Abnehmer Die Installationen für die Wärmeentnahme sind recht aufwendig, so dass die spezifischen Kosten bei größeren Abnehmern deutlich sinken. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Distanz zur Wärmequelle. Größere Gebäude oder Gebäudegruppen können in überbauten Gebieten einige 100 m von den Sammelkanälen oder (in unüberbauten Gebieten) bis 1 km von der Kläranlage entfernt liegen. Für die Wirtschaftlichkeit der Anlage ist die Distanz, die Leitungsführung (überbaute Gebiete, Hindernisse) und die Größe der Abnehmer entscheidend. Je nach Siedlungsstruktur können an eine Wärmepumpen-Heizzentrale mehrere Einheiten (bestehende Gebäude oder bei Neubaugebieten mehrere größere Objekte oder Einfamilienhäuser) angeschlossen werden. Zu beachten ist beim Wärmepumpeneinsatz zudem die Vorlauftemperatur. Neubauten sind dabei besonderes geeigneten, aber auch in bestehenden Gebäuden kann bei bivalenten Anlagen mit dem Spitzenkessel im Normalfall die Temperatur auf das notwendige Niveau weiter angehoben werden. Prozesswärmeverbraucher sind hingegen für den Einsatz der Abwasserwärmepumpe ungeeignet. In erdgasversorgten Gebieten kann die Kombination Wärmepumpe mit Erdgas-Blockheizkraftwerk, das die Wärmepumpe antreibt, eine interessante Lösung sein. 2.3 Wie können geeignete Standorte identifiziert werden? Die Abwasserwärmenutzung verfügt über enorme wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten. Deshalb stellt sich zunächst die Frage, wie die geeigneten Objekte rasch und effizient ermittelt und Realisierungen umgesetzt werden können. Unsere Gruppe von Energie in ARA, die das Thema Abwasserwärme in der Schweiz im Rahmen eines Bundesprogramms verbreitet, hat zu diesem Zweck mit der "Kommunalen Energiekarte" ein einfaches Praxisinstrument entwickelt. Die Erfahrungen daraus können nun auch in Deutschland angewendet werden. Eine Schlüsselstelle bei der Suche nach geeigneten Standorten für die Abwasserwärmenutzung spielt die Gemeinde. Sie ist primär zuständige Behörde für die Bewilligung einer Wärmeentnahme aus dem Kanal, verfügt über die Pläne mit den geeigneten Kanälen über 80 cm Durchmesser und hat auch gute Ortskenntnisse. Vorgehen: Auf der Basis eines einfachen Stadtplanes werden geeignete Kanäle grob eingetragen. Zusammen mit Gemeindevertretern werden mit diesem Plan in der Nähe dieser Kanäle geeignete Abnehmer (z.b. größere Gebäude) gesucht. In der Praxis gelingt es in einem gemeinsamen Gespräch mit den ortskundigen Gemeindevertretern (Bürgermeister, Bauamt, Werke) rasch interessante Standorte zu identifizieren. Dabei stehen zunächst Neubaugebiete oder die gemeindeeigenen Bauten im Vordergrund, aber auch größere private Gebäude. In einem weiteren Schritt geht es darum, an den ausgewählten Objekten mit einer Machbarkeitsstudie die technischen Lösungen, die Kosten und die Wirtschaftlichkeit aufzuzeigen.

2.4 Initialisierung von Machbarkeitsstudien Die Kommunen und Bauherren haben in der Schweiz oder Deutschland für alternative Heizanlagen, die wirtschaftlich sind und von Dritter Seite finanziert werden können, immer ein offenes Ohr. Als kleines Beispiel möchten wir den Kanton Schaffhausen (am Rheinfall) erwähnen. Bei einem Besuch in 4 ausgewählten Gemeinden zwischen 3000 und 30.000 Einwohnern ergaben die Gespräche unserer Gruppe vor Ort, dass alle Gemeinden an jeweils 1 bis 3 konkreten Objekten Machbarkeitsstudien in Auftrag gaben. Es blieb bei diesen Objekten a- ber nicht nur bei Studien, eine Abwasserwärmepumpe wird nun realisiert, bei weiteren 3 bis 4 Objekten wird die Realisierung zur Zeit geprüft. Ähnliche Erfolge durften wir auch bei persönlichen Gesprächen mit drei Kommunen in Baden-Württemberg erleben, die ebenfalls alle eine Machbarkeitsstudie an einem konkreten Objekt (z.t. von Privaten) durchführen ließen und finanzierten. Mit dieser erprobten Vorgehensweise ist die Chance, in Deutschland alternative Projekte auszulösen und zur Realisierung zu bringen, ungewöhnlich hoch. Dabei hilft ganz wesentlich, dass verschiedene Länder und bundesweite Förderinstitutionen namhafte Finanzbeiträge an die Realisierung solcher innovative Projekte in Aussicht gestellt haben. 2.5 Anforderungen an Planer und Ingenieure Die Abwasserwärmenutzung stellt an die planenden und ausführenden Ingenieure spezielle Anforderungen, weshalb Erfahrungen mit realisierten Anlagen besonderes wichtig sind. Dabei geht es nicht nur um die Heizzentrale mit der Wärmepumpe; neuralgischer Punkt ist die Wärmeentnahme. Die Wärmetauscher sind kostenintensiv, das Medium Abwasser den meisten Ingenieuren aus dem Heizbereich wenig bekannt. Die Auslegung und eine technisch einwandfreie Ausführung der Installation der Wärmetauscher ist für eine optimale wirtschaftliche Anlage und einen sicheren Betrieb grundlegend. Da es sich im Kanalnetz um dynamische Systeme handelt, sind alle Einflussgrößen sorgfältig und von Fachspezialisten mit Erfahrungen in diesem Bereich zu beurteilen: unterschiedliche Kanalprofile und Gefälle schwankende Abwassertemperaturen Veränderung des Wärmeübergangs und damit der verfügbaren Wärmeleistung durch Sielhautbildung (Ablagerungen auf Wärmetauscher) Einfluss einer Wärmeentnahme auf Kläranlagenbetrieb Wir erhoffen uns zudem von einer Forschungsarbeit in der Schweiz neue Erkenntnisse, um die Kosten und den Unterhalt, also die Wirtschaftlichkeit der Wärmetauscher weiter verbessern zu können. 3 Praxiserfahrungen mit realisierten Anlagen in der Schweiz 3.1 Binningen: Neueste realisierte Anlage mit Kanalvariante In Binningen, einem Vorort von Basel mit knapp 14.000 Einwohnern, realisierte die Wärmeversorgung Binningen AG (WBA) eine Wärmepumpenanlage mit Nutzung von Abwärme aus der Kanalisation. Der Wärmeverbund beheizt mit Abwasserwärme den Bedarf (Raumheizung und Warmwasser) von ca. 300 Wohnungen. Energiekennwerte totale Jahreswärmeproduktion WP 1800 MWh Gesamtleistung der installierten WP 320 kw Jahresarbeitszahl 3,5

Bild 3: 3.2 Die verlegten Wärmetauscher im EiProfil-Kanal (KASAG Langnau) Bild 4: Die Wärmepumpe mit 320 kw Leistung Muri: wirtschaftlich konkurrenzfähige Abwasserwärmenutzung In Muri (AG) mit 7.000 Einwohnern wurde vor bald 10 Jahren ein weit verzweigter Nahwärmeverbund von 3 km Länge aufgebaut. Die Wärme wird nach der Kläranlage entnommen und auf dem ursprünglichen Temperaturniveau zu 6 dezentralen Heizanlagen transportiert. Diese Heizzentralen verfügen je über eine Wärmepumpe, welche der kalten Fernwärme die notwendige Wärme entzieht. Der Betreiber, das örtliche Elektrizitätswerk in Muri, verkauft die Wärme an die Abnehmer zu wirtschaftlich konkurrenzfähigen Preisen. Bild 5: Situationsübersicht Nahwärmeverbund Muri mit 6 angeschlossenen, dezentralen Heizzentralen Energiekennwerte totale Jahreswärmeproduktion WP Gesamtleistung der installierten Wärmepumpen Jahresarbeitszahl Finanzen Investitionen Wärmepreis 2400 MWh 1700 kw 3,1 2,63 Mio. Euro 5,6 cts./kwh 3.3 Zwingen: Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe von 5 In Zwingen werden 31 Einfamilienhäuser mit Wärme aus dem nahen Abwasserkanal versorgt. Die Wärme wird zentral von einer Wärmepumpe aufbereitet und dann zu den einzelnen Häusern geliefert. Ein abgasarmer Flüssiggas-Brenner dient zur Spitzendeckung. Die Bauherrschaft hat sich für eine Contracting-Lösung entschieden, d.h. die Elektra Birseck Münchenstein hat die Investitionen vollständig übernommen und die Anlage auf eigene Rechnung geplant und gebaut und betreut sie auch professionell. Energiekennwerte totale Jahreswärmeproduktion WP Gesamtleistung der installierten Wärmepumpen Jahresarbeitszahl 280 MWh 64 kw 5

Finanzen Jahreskosten ca. 800 Euro/Haus Bild 6: Ökologische Siedlung Ringermatten (Arch. Zwimpfer Partner, Basel) Bild 7: Bivalente Heizzentrale mit Wärmepumpe 3.4 Basel-Bachgraben: Kanalvariante seit 20 Jahren ohne Störungen in Betrieb Vor 20 Jahren wurde in Basel eine Wärmepumpenanlage gebaut, welche die Abwasserwärme aus dem Kanal nutzt. Die Anlage beheizt ein Garderobengebäude einer Sportanlage der Stadt Basel. Die Abwasserwärmepumpe hatte keine nennenswerten Störungen zu verzeichnen. Die Heizanlage mußte nach 20 Jahren saniert werden, es wurde wieder eine Wärmepumpe eingebaut: der beste Beweis für die Zufriedenheit des Bauherrn und des Heizwartes mit der installierten Abwasserwärmepumpe. Bild 8: Seit 20 Jahren wird ein Garderobengebäude dank dieser Wärmepumpe mit Abwasserwärme aus dem nahen Kanal ohne nennenswerte Störungen zur Zufriedenheit des Heizwartes beheizt. 3.5 Luzern: Kombination Abwasser-Wärmepumpe und BHKW in Erdgasgebieten Für den Neubau Tivoli Luzern mit Stadtwohnungen und Dienstleistungsbetrieben und Wellnessangeboten liess der Generalunternehmer Karl Steiner AG diverse Heizvarianten prüfen. Eine Wärmepumpe, die Wärme aus dem Schmutzwasserkanal gewinnt, in Kombination mit einem erdgasbetriebenem Blockheizkraftwerk, erwies sich als ökologisch und ökonomisch optimalste Variante. Im Sommer übernimmt die Wärmepumpe auch die Aufgabe der Kühlung. Als Spitzenlastkessel sind zwei Heizkessel mit Öl-/Gasfeuerung vorgesehen. 3.6 IWC Schaffhausen: Renommierte Firma heizt und kühlt mit Abwasser Der Uhrenhersteller IWC weitet in Schaffhausen die Produktionskapazitäten aus. Im Rahmen der Modernisierung und Erweiterung der bestehenden Heizzentrale wird in Absprache mit dem Kanalbetreiber, zum ersten Mal in Schaffhausen, die im Abwasserkanal vorhandene Wärme genutzt. Gleichzeitig werden im Sommer die Räumlichkeiten gekühlt.

3.7 Worb: Contractor (Elektrizitätswerke) ermöglicht vollständige Finanzierung Das Projekt sieht vor, die Wärmeversorgung monovalent mittels zwei Elektrowärmepumpen, welche die Wärme einerseits aus dem Abwasserkanal und gleichzeitig aus Erdsonden beziehen, aufzubauen. Da der Verbandskanal ohnehin wegen der Überbauung verlegt werden muss, gestaltet sich der Einbau der Wärmetauscher besonders kostengünstig. 4 Wirtschaftlichkeit und Contracting Die Wirtschaftlichkeit der Abwasserwärmepumpen ist stark abhängig von der Ausgangslage. Bei größeren Gebäuden (ab ca. 200 kw), gegebenem Standort, geeigneter Leitungsführung und Vorlauftemperatur sind die Anlagen gegenüber konventionellen Erdöl- oder Erdgasheizungen inzwischen konkurrenzfähig. Das zeigen rund 100 Studien und Projekte, die in der Schweiz in den letzten 2 bis 3 Jahren durchgeführt wurden ebenso wie realisierte Anlagen. Die Anlage in Muri (AG) z.b., die seit bald 10 Jahren in Betrieb ist, erzielt trotz ungünstiger Ausgangslage (lange Verteilleitungen), einen Wärmepreis von 5 bis 6 cts./kwh gesamte Gestehungskosten und ist damit wirtschaftlich konkurrenzfähig. Bei der Wärmenutzung aus dem Kanal werden für nahe gelegene Abnehmer noch günstigere Preise erzielt. In Deutschland wurden von unserem Team in jüngster Zeit an vier konkreten Projekten Machbarkeitsstudien in Berlin, Wiesloch, Offenburg und Rielasingen durchgeführt. Diese belegen, dass ein wirtschaftlicher Betrieb auch hierzulande durchaus erreichbar ist. In einer Gemeinde im Bodenseekreis wurden für einen Neubau mit rund 100 kw Wärmeleistungsbedarf verschiedene Varianten mit einem Gutachten beurteilt. Da neben der geplanten Überbauung ein Hauptsammelkanal durchgeht, wurde auch die Variante Abwasserwärmepumpe begutachtet, einmal mit Elektrowärmepumpe und einmal in Kombination mit einem Erdgas-Blockheizkraftwerk. Beide Varianten mit der Abwasserwärmepumpen sind gegenüber der konventionellen Einzelheizungen günstiger, gegenüber einer konventionellen Heizzentrale lediglich um rund 10% teurer. Das Gutachten kommt zum Schluß, aus Gründen der Kosten, der Ökologie und der Innovation die Variante Abwasserwärmepumpe zu empfehlen, weil diese die interessantesten Perspektiven eröffnet. konv. Einzel-kessel Nahwär-menetz mit konv. Heizzentrale Heizzen-trale mit Erdgas-BHKW Heizzen-trale mit Erdgas-BHKW plus Abwasser-wärme-pumpe Heizzen-trale mit Abwas-ser-wärme-pumpe Heizzen-trale mit Holzpellet-Heizung Gesamtinvestitionen (keuro) 115.9 103.2 146.9 145.1 141.8 132.6 Wärmegestehungskosten Euro/MWh th : - Verwaltungskosten 0 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 - Energiekosten 51.5 55.1 44.3 35.5 43.3 45.7 - HA/HÜS 0 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 - Leitungskosten 0 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 - BHKW 0.5 0.5 31 13.9 0 0 - Wärmepumpe 0 0 0 19.3 27.9 0 - Kessel 109.4 13.6 11.7 11.7 11.7 37.9 Summe 160.9 122.3 140.1 133.5 136.0 136.7 Tabelle 1: Kostenvergleich für vier alternative Heizanlage mit zwei konventionellen Lösungen Neben der Wirtschaftlichkeit ist bei alternativen Heizanlagen häufig die Finanzierung der Investitionen ein Problem. Dieses Problem läßt sich bei Abwasserwärmepumpen mit dem Contracting elegant lösen. Der Contractor übernimmt die gesamte Finanzierung der Heizanlage mit der Abwasserwärmepumpe und ist für einen zuverlässigen Betrieb besorgt, der Abnehmer bezahlt nur die bezogene Wärme. Für den Bauherrn besteht der große Vorteil darin, dass er sich die Investitionen für den Bau oder die Sanierung der Heizanlage sparen kann, und dass er die Planung, den Bau und den Betrieb in professionelle Hände geben kann. Wie interessant dieser Contractingmarkt für die EVU's ist, zeigen Ausschreibungen, bei denen sich in der Schweiz jeweils immer mehrere EVU's um den Auftrag bemühen.

Auch in Deutschland haben verschiedene größere EVU ihr Interesse bekundet, für Abwasserwärmepumpen ein Contracting anzubieten. Für EVU ist ein Contracting für Wärmepumpen lukrativ, da sie damit den Stromabsatz erhöhen, den Markt durch Wärmeverkauf ausdehnen, ihr Image steigern und Stromkunden langfristig an sich binden können. Umgekehrt kann ein Contracting auch für die Abnehmer finanzielle Vorteile bieten, denn die EVU können mit anderen Strompreisen als private oder öffentliche Bauherren kalkulieren, womit sie die Wärme aus Abwasserwärmepumpen auch zu günstigeren Konditionen anbieten können. Diese neue Finanzierungsform erhöht die Realisierungschancen für Abwasserwärmepumpen entscheidend und ist ein wesentlicher Grundstein für einen Boom in Deutschland. 5 Erkenntnisse und Ausblick Die Abwasserwärmenutzung aus dem Kanal eröffnet in Deutschland für Zehntausende von Gebäuden ganz neue Möglichkeiten zur Realisierung alternativer und umweltfreundlicher Heizanlagen. Das Wärmeangebot einerseits wie auch die Wärmeabnehmer andererseits sind für den Einsatz von Abwasserwärmepumpen vorhanden. Zahlreiche realisierte Anlagen belegen die Tauglichkeit und Zuverlässigkeit dieses Systems. Neuste Projekte zeigen, dass mit den Abwasserwärmepumpen gleichzeitig geheizt und im Sommer gekühlt werden kann, was zu günstigeren Betriebskosten führt. Da die Abwasserwärmepumpe bei entsprechenden Voraussetzungen an der Schwelle der Wirtschaftlichkeit steht und Contracter die Finanzierung übernehmen, dürfte diese innovative Technologie wie in der Schweiz in den nächsten Jahren in Deutschland vor dem Durchbruch stehen. Die von verschiedenen Seiten in Aussicht gestellten Fördermittel an die ersten Demonstrationsanlagen in Deutschland können die Einführung der Abwasserwärmepumpe noch beschleunigen. Literaturhinweise /1/ Bundesamt für Energie: Wärmepumpen: Wo sind die Grossen? 9. Tagung des Forschungsprogramms Umgebungswärme, Wärme-Kraft-Kopplung, Kälte in Burgdorf, Bern 2002 /2/ E.A. Müller, B. Kobel: Nutzung von Wärme aus Abwasser mit Wärmepumpen, Erfahrungen in der Schweiz, Potenziale in Deutschland; in Korrespondenz Abwasser, Hennef (D) 2001 /3/ W. Stodtmeister, B. Kobel, E.A. Müller: Abwasserwärmepumpen ein zukunftsträchtiger Contractingmarkt; in Contracting Wärmedienst 6/01; Düsseldorf 2001 /4/ Maja Dal Cero: Abwasser - eine regionale erneuerbare Energiequelle mit großem Potenzial, Informationsbulletin der Energiefachstelle Kanton Schaffhausen 6/01, Schaffhausen 2001 /5/ Bundesamt für Energie: Reihe Energie INNOVATION, Gute Lösungen, Bern 2000/2001 - Abwasserwärmenutzung Abwasserreinigungsanlage Muri, Fernwärme aus der ARA - Nahwärmeverbund Wipkingen, Heizwärme aus Kanalisation - Heizwärme aus dem Abwasserkanal, Wohnsiedlung Ringermatten Zwingen /6/ W. von Braunmühl et al.: Contracting Handbuch, Düsseldorf 2000 /7/ Bundesamt für Energie: Indirekte Gasmotor-Wärmepumpe, Vorgehen und Standardlösungen bei der Planung von Elektro-Wärmepumpen in Kombination mit Blockheizkraftwerken, Bern 1998 /8/ E.A. Müller, B. Kobel, J. Pinnekamp, K. Böcker, et al: Handbuch Energie in Kläranlagen, im Auftrag des Umweltministeriums von Nordrhein-Westfalen /9/ A.S. Schilli und Th. Afjei: Der internationale Wärmepumpenmarkt unter dem Gesichtspunkt des Business Developement, in Bulletin SEV/VSE 10/02, Zürich 2002 /10/ F. Beyeler: Wärmepumpen: neue Erkenntnisse optimalere Anlagen, in Bulletin SEV/VSE 24/01, Zürich 2001