Energie: Wärme aus der Dusche

Energierückgewinnung im Haushalt macht Sinn, zum Beispiel aus noch warmem Duschwasser. Dies zeigt eine Studie der Eawag. Eine solche Form der Wärmenutzung wirkt sich gemäss dem Papier nicht nachteilig auf Abwasserreinigungsanlagen aus. Im Gegenteil.

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Das Abwasser, das zum Beispiel beim Duschen oder Baden anfällt, kann zur Energiegewinnung genutzt werden.

Rund 15 Prozent des gesamten Energieverbrauchs eines Gebäudes gehen für die Produktion von Warmwasser drauf – und landen schliesslich im Abwasser. Abwasser stecke voller Ressourcen, die sich nutzen lassen, sagt Bruno Hadengue von der Eawag. «Deshalb werden Abwasserreinigungsanlagen immer mehr Teil einer Kreislaufwirtschaft.» Hadengue forscht an der Abteilung Siedlungswasserwirtschaft der Eawag und hat soeben erfolgreich seine Doktorarbeit abgeschlossen. Im Rahmen seiner Dissertation hat er sich mit der Nutzung von Abwasser als Wärmequelle befasst.

In einigen Abwasserreinigungsanlagen (ARA) wird dem Schmutzwasser schon länger Wärme entzogen und in ein Fernwärmenetz eingespeist: Dies gilt zum Beispiel für die ARA Werdhölzli in Zürich. Zudem soll Abwasser als Wärmequelle künftig weiter an Bedeutung gewinnen: Der Verband Fernwärme Schweiz schätzt den Anteil von ARA am gesamten Potenzial erneuerbaren Fernwärmequellen auf 11 Prozent.

Wo ist das Abwasser am Wärmsten?

Dabei stellt sich die Frage, wo dem Abwasser zwischen den Sanitäranlagen in Gebäuden und der ARA am besten die Wärme entzogen wird. Dieser Frage sind Hadenque und seine Kollegen nun in ihrer Studie nachgegangen. Dies mit dem Ziel, die Konsequenzen von alternativen Energietechnologien für das Abwassersystem zu bewerten. Längerfristig wolle man aufzeigen, was genau im System an welcher Stelle passiere, wenn Wärme zurückgewonnen werde, erklärt Hadengue

Die Herausforderung liegt darin,  dass sich allzu stark abgekühltes Wasser negativ auf die biologischen Abbauprozesse in der ARA auswirken kann. Dieser Umstand ist auch mit ein Grund, dass die Wärmerückgewinnung aus Abwasser in der Schweiz nur zulässig ist, wenn es nicht auf unter 10 Grad Celsius abgekühlt wird, was wiederum im Winter schwierig werden kann. Messdaten aus Abwassernetz von Fehraltorf

Für die Studie hat Hadengue eine Reihe von Modellen entwickelt, mit der thermo-hydraulische Simulationen von Haushalten, privaten Hausanschlüssen und des öffentlichen Abwassernetzes durchgeführt werden können. Anschliessend hat das Forschungsteam anhand von realen Daten aus dem Abwassernetz von Fehraltorf, die im Rahmen des Eawag-Projekts Urban Water Observatory erhoben werden, ein Referenzszenario erstellt. Mit diesem wiederum wurden die simulierten Szenarien verglichen.

Die bereits vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen, dass sich Anwendungen, die im Hausinneren Wärme rückgewinnen, nur unwesentlich auf die Temperatur des Abwassers auswirken. Dies gilt zum Beispiel, wenn die Wärme aus einer Duschrinne stammt. Im Gegensatz dazu haben direkt in Kanalisationsleitungen installierte Anlagen einen deutlichen Effekt; Sie kommen dort zum Einsatz, wo die Kanalisation in der Nähe eines Fernwärmenetzes verläuft. Auf diese Weise werden verlustreiche Transportwege vermieden.

Rohre mit ungünstigen Dimensionen

Der Grund dass die Wärmerückgewinnung im Hausinnern gut abschneidet, liegt an den Hausanschlüssen, also dem Abschnitt zwischen dem privaten Teil des Kanalisationsnetzes bis zu den grösseren Leitungen auf öffentlichem Grund. Weil hier das Abwasser noch warm ist und die Rohre zumeist ungünstige Dimensionen haben, geht dort viel Energie verloren. Die Hausanschlüsse spielen deshalb im gesamten Abwassersystem eine grosse Rolle. Denn wird die Energie hingegen bereits im Haushalt zurückgewonnen, verlässt das Abwasser das Haus mit tieferen Temperaturen. In der Folge sind die Energieverluste in den Hausanschlüssen entsprechend geringer.

«Wir wissen nun, dass Energierückgewinnung aus Abwasser mit Vorteil direkt im Haushalt stattfinden sollte oder dann nach der Reinigung in der ARA», sagt Eawag-Direktionsmitglied und Koautorin Tove Larsen, der die Studie zusammen mitbetreut hat. «Dadurch werden mögliche negative Auswirkungen auf die Abwasserreinigungsanlage minimiert.» (mai/mgt)