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RABTHERM® – Wärme aus dem Abwasserkanal
   

Die gegenwärtige und zukünftige Wärmeversorgung in Deutschland und Europa ist geprägt von vorhandenen und alternativen Energiepotentialen.

Die Nutzung erneuerbarer Energie- und Wärme wird einen immer höheren Stellenwert einnehmen.

RABTHERM® steht für Rohabwasser-Wärmenutzung und ist ein System, das aus fließendem Rohabwasser Wärme gewinnt. Dem warmen Abwasser in Abwasserkanälen wird über einen Wärmeaustauscher Wärme entzogen. Diese Wärme wird mit einer Wärmepumpe auf ein nutzbares Niveau gebracht, zur Beheizung von Wohnbauten oder zur Nutzung von Industrieprozessen. RABTHERM® ist eine ökologisch sinnvolle Alternative zur Wärmeenergieversorgung in Städten und Industrieanlagen.

Beispiel:

200 m Rabtherm â Wärmetauscher in Kanalisation

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847 kW Entzugsleistung aus Abwasser im Zwischenkreislauf

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Wärmepumpe

(Heizzentrale)

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Jährliche Reduktion um 540’000 Liter Heizöl und 1’400’000 kg CO2

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Wärmeleistung für Gebäudeheizung in über 800 Wohnungen

Anstelle der konventionellen Gerinne, werden in die Sohle von Abwasserkanälen geeignete Wärmetauscher aus speziellen Edelstahllegierungen einbetoniert. Mit 3 m langen Wärmetauschern können bis zu 100 Einheiten mit einer Wärmeübertragungsleistung von 4 kW/m hintereinander geschaltet werden. Die glatte Oberfläche und das ausgeklügelte Paßsystem verhindert Ablagerungen, die den Wirkungsgrad des Tauschers und den Abfluß des Abwassers beeinträchtigen können.

Eine erste Großanlage zur kommerziellen Wärmerückgewinnung aus Rohabwasser wurde bereits in Betrieb genommen. Ein 200 m langer, in einen Sammelkanal eingebauter Wärmetauscher, liefert aus dem Abwasser rund 850 kW Leistung oder 65 % der Energie für die Wassererwärmung und Raumheizung von 800 teilweise bestehenden, teilweise neuen Wohnungen und Büroräumen. Damit werden 540 000 Liter Heizöl substituiert und 1400 Tonnen weniger CO2 im Jahr ausgestoßen, d.h. ein zusätzlicher Beitrag zur Reinhaltung der Luft wird erzielt.

Querschnitt eines Abwasserkanals mit Rabtherm-Wärmetauscher

Querschnitt eines Abwasserkanals mit Rabtherm-Wärmetauscher

In der Erstanlage lagen die Verhältnisse und Randbedingungen für die Nutzung der Abwasserwärme aus der Kanalisation in mancher Hinsicht nicht optimal, aber auch nicht ungünstig.

· Die städtischen Werke stimmten dem Bau der Anlage zu. Die einzige Bedingung: Das Abwasser darf nicht unter 8°C abgekühlt werden. Da dessen Temperatur aber auch im Winter selten unter 12°C sinkt, bleibt genügend Differenz für einen wirtschaftlichen Wärmeentzug.

· Die sogenannte "Wärmedichte" im umliegenden Siedlungsgebiet ist groß genug. Grundsätzlich eignen sich Quartiere mit einem Wärmeleistungsbedarf von mehr als 500 kW pro Hektare (entspricht einem Wärmebedarf von 1000 MWh pro Jahr respektive ca. 100 Wohneinheiten). Einfamilienhäuser kommen hingegen kaum in Frage.

· Der Abwasserkanal weist einen Durchmesser von 1,5 m auf (mittlere Abflußleistung 105 l/s). Der Einbau von RABTHERM® lohnt sich ab Dimensionen von 0,8 m.

· Die Kanalisation mußte ohnehin erneuert werden. Dadurch wurden Kostensynergien bedeutenden Ausmaßes wirksam.

· Die Wärmebezugsstruktur ist einfach. Beteiligt sind nur drei Parteien.

Wärmetauscher
Wärmetauscher, fertig für den
Einbau in den Abwasserkanal
Abwasserkanal und Wärmetauscher
Abwasserkanal und Wärmetauscher
in Zürich-Wipkingen

Finanzhilfen an Standortabklärungen

Die Wärmenutzung aus Rohabwasser ist standortgebunden und erfordert die Zusammenarbeit verschiedener Akteure. Um das bestehende Potential wirtschaftlich und systematisch ausschöpfen zu können, bedarf es einer Koordination durch die Gemeinde. Geeignete Gebiete müssen rechtzeitig erfaßt und die potentiellen Wärmebezieher informiert werden.

Neuerdings sind erste Gemeinden bereits daran, im Rahmen der kommunalen Richt- und Energieplanung sogenannte "RABTHERM®-Gebiete" auszuscheiden und Neueinzonungen im Bereich von geeigneten Kanalabschnitten vorzunehmen. Auf dieser Grundlage lassen sich Projekte zur Abwasserwärmenutzung in Koordination mit anderen Infrastrukturaufgaben – insbesondere des Tiefbaus – realisieren. In Städten werden jedes Jahr etliche Kilometer Kanalisation erneuert. Gleichzeitig sind viele Wärmeerzeugungsanlagen aufgrund der Luftreinhalteverordnung zu sanieren. Die rechtzeitige Evaluation geeigneter Standorte zur Abwasserwärmenutzung erlaubt, diese Gelegenheit so zu nutzen, daß Kostenvorteile resultieren.

Technische Daten:

Länge Wämeverbund 1150 m
Angeschlossene Wohnungen ca. 800
Anzahl Unterstationen 8
Ölkessel 1 und 2 4070 kW
Länge Abwasserwärmetauscher 200 m
Leistung Wärmetauscher 847 kW
Technischer Speicher (Zentrale) 8 m3
Mankospeicher (Zentrale) 11,5 m3
Speicher dezentral 40 m3
Wärmeleistungsbedarf 4,7 MW
Wärmebedarf 8,6 Mio. kWh/a
Energie aus Abwasser 3,1 Mio. kWh/a
Jahresarbeitszahl Wärmepumpe 3,1
Investition Wärmeverbund total 3,85 Mio.
davon Wärmeerzeugung inkl. RABTHERM 2,25 Mio
Kosten Wärmetauscher 1.200 DM/m
Kosten konventionelle Steinzeugrinne 600 DM/m

Übersichtskarte: Nahwärmeverbund Wipkingen

Interessante Wärmegestehungskosten

Unter geeigneten Bedingungen führt die Wärmenutzung aus Rohabwasser zu wirtschaftlich interessanten Energiegestehungskosten. Im Falle des Wärmeverbundes unserer Erstanlage verrechnet das Energieversorgungsunternehmen den Beziehern die Wärme zu rund 9 Pfennigen pro KWh Kosten, die mit jenen konventioneller Wärmeerzeugungsanlagen, von 8,4 Pfennigen pro kWh, durchaus konkurrieren können. Die Investition von 3,85 Millionen DM für den ganzen Wärmeverbund teilt sich folgendermaßen auf:

· 21 % für die Wärmegewinnung aus Abwasser (Wärmetauscher, Zwischenkreislauf, Montage)

· 42 % für die Wärmeerzeugung (Wärmepumpe, Spitzenlastkessel, Speicher, Zentrale)

· 37 % für die Wärmeverteilung.

Betriebskosten verursacht die Wärmequelle praktisch keine: Der Energieverbrauch der Umwälzpumpen für den Zwischenkreislauf beträgt lediglich 6 % der gewonnenen Wärme. Vorteil: Von zukünftigen Energiepreisteuerungen und Energiesteuern auf fossile Energien, wird die Wärmenutzung aus Abwasser weniger beeinflußt. Anstatt Energierohstoffe aus dem Ausland zu importieren, wird lokal vorhandene Abwärme genutzt. Ein Kapitalexport findet nicht statt.

   
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