Heizen und Kühlen mit Abwasser

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Das Vorzeigeprojekt zur Energienutzung aus Abwasser ist aktiv. In Göppingen fließen jährlich zwischen 15 bis 20 Millionen Kubikmeter Abwasser Richtung Kläranlage. Dass es sich dabei nicht einfach nur um Abfall handelt zeigt ein außergewöhnliches Projekt, das nun in Göppingen entstanden ist. Dabei handelt es sich bundesweit um eine der größten Anlagen zur Energienutzung aus Abwasser. Die Kreissparkasse Göppingen nutzt diese Energie zum Heizen und Kühlen ihres neuen Kundenzentrums.

In unmittelbarer Nähe zum Grundstück der Kreissparkasse verläuft ein Hauptsammler der Göppinger Stadtentwässerung, mit all dem, was die Industrie und die privaten Haushalte in weiten Teilen Göppingens in den Abfluss laufen lassen. Dieses Abwasser wird in Richtung Kläranlage geleitet. Da ohnehin eine Sanierung dieses Kanals mit 2,60 Meter Durchmesser anstand, bot sich die Abwasser-Energienutzung als wirtschaftliche und ökologisch effiziente Maßnahme geradezu an. Erste Voruntersuchungen der SEG zeigten, dass in diesem Kanal permanent mindestens 240 Liter pro Sekunde und maximal 7.000 Liter pro Sekunde fließen, die selbst im Winter immer wärmer als 14 °C sind. Dies stellt ein ideales Energiepotential dar, das dazu beiträgt, dass bei der Kreissparkasse Göppingen immer angenehme Temperaturen herrschen.

 Für die Nutzung dieses Potentials wurde von den Herp Ingenieuren eine innovative Anlage konzipiert, die intelligente Technik mit einer sehr attraktiven Ökobilanz kombiniert. Pro Jahr entlastet das System die Umwelt um rund 150 Tonnen Kohlendioxid und senkt den Primärenergieverbrauch der Kreissparkasse um nahezu 30 %. Dazu wurde im Abwasserkanal, zwischen Bahnhof und Unterem Wehr, ein spezieller 57 Meter langer Wärmetauscher für die Energienutzung aus dem Abwasser installiert. Dieser besteht aus fünf Millimeter starken Edelstahl-Profilplatten, die mit Wasser durchflossen sind. Dabei wird beim Heizen Wärme aus dem Abwasser aufgenommen und beim Kühlen Wärme an das Abwasser abgegeben. Das Wasser wird zwischen dem Wärmetauscher und dem Technikraum im Untergeschoss der Kreissparkasse über eine 200 Meter lange Verbindungsleitung umgewälzt. Im Technikraum „pumpt” im Winter der Kompressor der Wärmepumpe die Energie auf ein höheres Temperaturniveau, das anschließend für Heizzwecke genutzt werden kann. Im Sommer funktioniert das Prinzip umgekehrt. Dann wird mit der Wärmepumpe Kühlwasser produziert. Die entzogene Wärme wird über den Wärmetauscher in das Abwasser abgegeben.

Angetrieben wird die Wärmepumpe mit Strom. Bei der Stromerzeugung in Großkraftwerken werden durchschnittlich 570 Gramm des Treibhausgases CO2 je Kilowattstunde elektrischer Energie freigesetzt und in die Umwelt geblasen. Um diese Emissionen zu vermindern wurde zusätzlich zur Wärmepumpe ein mit Erdgas angetriebenes Blockheizkraftwerk (BHKW) installiert, das gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt. Dabei wird ein Generator zur Stromerzeugung mit einem Verbrennungsmotor angetrieben. Mit dem Strom wird ganzjährig die Wärmepumpe mit Antriebsenergie versorgt. Die Motorabwärme des BHKWs wird im Winter für die Beheizung der Kreissparkasse genutzt, mit einem Gesamtwirkungsgrad von über 90 %.

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Um auch im Sommer die Abwärme des BHKWs zu nutzen, wurde zusätzlich eine sogenannte Adsorptions- Kältemaschine installiert. Dabei handelt es sich um einen Kälteerzeuger, der Wärme als Antriebsenergie nutzt und daraus Kälte produziert. Mit dieser „Thermischen Maschine” wird dem Kühlwasser Wärme entzogen. Was zunächst eigenartig klingt ist eine alte, bewährte Technik, die im Rahmen der FCKW-Diskussion und der Energiewende wiederentdeckt wurde. Mit dem konzipierten Wärme-Kälte-Verbundsystem können Heiz- und Kühlwassertemperaturen auf jeweils unterschiedlichen Niveaus erzeugt werden. Das BHKW erzeugt eine hohe Heizwassertemperatur von bis zu 85 °C. Damit können die bei der Kreissparkasse installierten Lüftungsanlagen versorgt werden. Die Wärmepumpe speist ein Temperaturniveau von maximal 50 °C ein. Diese Temperatur eignet sich hervorragend für Flächenheizsysteme wie Fußbodenheizung und Betonkerntemperierung. Wird im Sommer die Kühlung für die Räume notwendig, kann das von der Wärmepumpe und der Adsorptionskältemaschine produzierte Kühlwasser sowohl für die Lüftungsanlagen als auch für die Flächenkühlsysteme genutzt werden. Das Zusammenspiel der verschiedenen Anlagenteile managt ein intelligentes Regelungs- und Steuerungssystem, mit dem die Anlage automatisch betrieben und permanent überwacht werden kann. Alle relevanten Energieströme werden gemessen und in einem kontinuierlichen Monitoring verarbeitet und ausgewertet. Damit wird sichergestellt, dass die Anlage betriebssicher und effizient arbeitet.

Rund 600.000 Euro haben die Stadtwerke insgesamt in das ressourcenschonende und nachhaltige System investiert. Eine Förderung im Rahmen des Programms „Klimaschutz Plus” ist beantragt. Der Bezug von Wärme und Kälte ist für die Kreissparkasse Göppingen gegenüber den eigenen Energie-Erzeugungseinrichtungen kostenneutral, und dies bei gleichzeitig verbesserter Ökobilanz, was sich in den rund 150 Tonnen CO2-Minderung pro Jahr niederschlägt. Das Projekt zeigt nachdrücklich, dass Ökologie und Wirtschaftlichkeit sich nicht widersprechen sondern vielmehr ergänzen.

 
 
 
 

Technische Daten:

  • Heizleistung Wärmepumpe: 60 kW
  • Kälteleistung Wärmepumpe: 50 kW
  • Elektrische Antriebsleistung der WP: 15 kW

  • Erzeugte elektrische Leistung BHKW: 15 kW
  • Erzeugte Heizleistung BHKW: 30 kW

  • Antriebsleistung Heizwasser Adsorptionskältemaschine: 30 kW
  • Kälteleistung Adsorptionskältemaschine: 20 kW

  • Entzugsleistung Abwasserwärmetauscher: 54 kW
  • Einbringleistung Abwasserwärmetauscher: 115 kW

  • Jahres-Deckungsgrad:
    (Anteil des Verbundsystems am Gesamtenergieverbrauch der Kreissparkasse)
    Heizbetrieb: ca. 50 %
    Kühlbetrieb: ca. 40 %

  • CO2-Reduktion gegenüber herkömmlicher Wärme- und Kälteerzeugung: ca. 150 Tonnen pro Jahr

 

Hier geht's zum Artikel in der NWZ vom 22.11.2012...