Projekt
Auf dem 20 Hektar großen Gelände der ehemaligen Lagarde-Kaserne entsteht ein neues Stadtviertel für rund 2.400 Menschen, in dem die Stadtwerke Bamberg auch ein zukunftsweisendes Energiekonzept umsetzen. Dazu gehören die Nutzung von Erdwärme, intelligente Energiespeicher, ein Blockheizkraftwerk, Solarstrom und die Wärmerückgewinnung aus Abwasser. Zu letzterem Zwecke wurden über eine Länge von 225 m Wärmetauschmodule in den vorhandenen Abwasserkanal montiert. Die Module (Länge: 1–2 m) sind maßgefertigte doppelschalige Druckbehälter aus Edelstahl und werden von einem kühlen Wasser-Glykol-Gemisch als Trägermedium durchströmt. Eine Vor- und eine Rücklaufleitung sorgen dafür, dass die Module als Ganzes mit einer Wärmepumpe verbunden sind. Die Wärmepumpe schickt das kühle Trägermedium in die Module des Wärmetauschers, danach fließt vollflächig warmes Abwasser über den Wärmetauscher. Während sich das Trägermedium von der einen auf die andere Seite durch die Module bewegt, nimmt es die Wärme und damit die Energie des Abwassers auf. Auf diese Weise erwärmt, wird das Trägermedium zurück zur Wärmepumpe geführt., welche durch das Prinzip der Verdichtung das Temperaturniveau steigert und die nutzbare Energieleistung hochschraubt. Mit der entstehenden Wärmeenergie werden die Gebäude geheizt. Der gesamte Prozess funktioniert als Kreislauf.
- 65% Erneuerbare Energien
- Neubau
- Quartier
- Wärmepumpe
Bautafel:
PROJEKTART
Quartiersentwicklung
WOHNEINHEITEN
1.200
JAHR
Installiert 2021
LÄNGE WÄRMETAUSCHERANLAGE
225 m
ABWASSERTEMPERATUR (MIN)
12,0 ºC
ABWASSERMENGE (MIN)
110 l/s
THERMISCHE LEISTUNG WÄRMETAUSCHER
1.000 kW Heizen
HEIZLEISTUNG (INKL. WÄRMEPUMPE)
1.334 kW
VORLAUF-TEMPERATUR WÄRMETAUSCHER
3,5 ºC
RÜCKLAUF-TEMPERATUR WÄRMETAUSCHER
6,5 ºC
MEDIUM PRIMÄRKREIS
Wasser-Glykol, Glykol-Anteil: 25 %
MULTIVALENTES SYSTEM
Abwasserwärme zur Grundlastabdeckung
QUELLE STROM FÜR WÄRMEPUMPE
Energieerzeugung im Quartier (PV)
Herausforderungen
Dass im Abwasser ein enormes Energiepotenzial steckt, war schon lange bekannt. Es ist nicht nur ständig und in großer Menge verfügbar, sondern auch überaus umweltfreundlich und obendrein noch kostenlos. Zu seiner Erschließung als Energiequelle, auch das war klar, würden Materialien benötigt, die robust genug sind, um gegen Abwasser, Lochfraß und Korrosion zu bestehen. Die gefundene Lösung besteht in einem an jede Kanalsituation anpassbaren doppelschaligen Wärmetauscher aus Edelstahl. Dessen Module können rund 50 Jahre im Kanal liegen, ohne größeren Verschleiß zu zeigen, die tatsächliche Betriebsdauer hängt letztlich von der nachgeschalteten Systemtechnik ab. Der Wärmetauscher ist in einer Tiefe zwischen 0,8 und 1,2 m mit einer Vorlauf- und einer Rücklaufleitung in Form von ungedämmten Rohren aus Polyethylen mit der Wärmepumpe im Gebäude verbunden. Als Partner ist der Kanalnetzbetreiber unabdingbar, in Bamberg sind das die örtlichen Stadtwerke. Wichtig auf dem Lagarde-Gelände war, dass sich der Wärmetauscher als multivalentes System in die verschiedenen Heizsysteme einbinden ließ.
Ziele & Erfolge
Der Wärmetauscher verhindert, dass mit dem Abwasser Unmengen an kostenloser Energie buchstäblich den Bach beziehungsweise den Kanal hinuntergespült werden. Weil Energiequelle und Energiebedarf räumlich zusammenfallen, bestehen kurze Wege, das wirkt sich in wirtschaftlicher Hinsicht positiv aus. Und da die Wärmegewinnung aus Abwasser eine Rückgewinnung und keine Neuerzeugung ist, erfordert sie deutlich weniger zusätzlichen Energieaufwand. Was gleichbedeutend ist mit weniger Emissionen.
Die Wärmepumpe auf dem Bamberger Lagarde-Gelände wird durch Solarstrom betrieben, sodass keine CO2-Emissionen anfallen: Die aus Abwasser gewonnene Wärme ist völlig klimaneutral. Daraus ergibt sich für Kommunen, Energieversorger und Stadtentwickler ein enormes Potenzial, zumal der Wärmetauscher ein internes, passives System ist, das keinen zusätzlichen Platz bedarf, maßgeschneidert sowohl in neue als auch – im Rahmen einer Nachrüstung ohne großen Aufwand – in bestehende Kanäle eingebaut werden kann und nur geringen Wartungsaufwand benötigt. Fazit: Die Nutzung von Abwasserwärme erweist sich als klimafreundliche Form der Wärmerückgewinnung und somit als wichtiger Baustein der Energiewende. In Europa sind inzwischen mehr als 120 solcher Anlagen in Betrieb.
Lessons learned
Der Wärmetauscher lohnt sich besonders für größere Gebäudekomplexe und ganze Quartiere wie das Lagarde-Gelände in Bamberg. Wichtig für den Erfolg und die Effizienz der Technologie sind auch hier die Rahmenbedingungen: So war ein nahegelegener großer öffentlicher Kanal vorhanden (Kastenprofil 2.550 mm), weshalb nur kurze Leitungen benötigt wurden. Dass der Kanal mit 110 l/s eine große Menge an Abwasser führt, ist ebenfalls von Vorteil – denn je mehr Abwasser fließt, desto höher und günstiger ist die gewonnene Menge an Energie. Das Glykol im Trägermedium hat die Funktion eines Frostschutzmittels. Sollen Gebäude auch klimatisiert werden, kommt eine reversible Wärmepumpe zum Einsatz: Der Kreislauf wird dann im Sommer einfach umgedreht und das Gebäude über den Abwasserstrom gekühlt. Die Entzugsleistungen liegen zwischen 50 kW und mehreren MW. Zu guter Letzt ist der Wärmetauscher problemlos und jederzeit erweiterbar oder auch demontierbar.
