Abwasserreinigungsanlagen (im Bild die ARA Werdhölzli) haben ein grosses Potenzial zur Energierückgewinnung. Die aus dem gereinigten Abwasser entnommene Wärme wird ein Fernwärmenetz eingespeist. (Bild: ERZ)

Abwasserreinigungsanlagen (im Bild die ARA Werdhölzli) haben ein grosses Potenzial zur Energierückgewinnung. Die aus dem gereinigten Abwasser entnommene Wärme wird ein Fernwärmenetz eingespeist. (Bild: ERZ)

Duschwasser doppelt nutzen

Publiziert

Eine Eawag-Studie zeigt, dass Energierückgewinnung im Haushalt sinnvoll ist, zum Beispiel aus dem noch warmen Duschwasser. Befürchtungen, diese Form der Wärmenutzung würde sich nachteilig auf die Abwasserreinigungsanlagen auswirken, konnte die Untersuchung ausräumen. Die Nutzung nahe an der Quelle verringert sogar spätere Energieverluste im Abwassersystem.

Abwasser ist nicht einfach Dreck, den es möglichst diskret zu entsorgen gilt. «Es steckt voller Ressourcen, die sich nutzen lassen», sagt Bruno Hadengue, «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 dieser Dissertation hat er sich mit der Nutzung von Abwasser als Wärmequelle befasst. Aus gutem Grund: Rund 15 Prozent des gesamten Energieverbrauchs eines Gebäudes werden zur Produktion von Warmwasser aufgewendet - und landen schliesslich im Abwasser.

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

Nicht unter 10°C

In einer soeben in der Fachzeitschrift «Water Research» erschienen Studie gehen Bruno Hadengue und seine Koautorinnen und -autoren der Frage nach, wo dem Abwasser zwischen den Sanitäranlagen in Gebäuden und der ARA idealerweise Wärme entzogen wird. Die Frage ist von Bedeutung, weil sich allzu stark abgekühltes Wasser negativ auf die biologischen Abbauprozesse in der ARA auswirken kann. Darum ist die Wärmerückgewinnung aus Abwasser in der Schweiz nur zulässig, wenn es nicht auf unter 10°C abgekühlt wird. Eine Einschränkung, die naturgemäss im Winter zum Problem werden kann.

Messdaten aus Abwassernetz von Fehraltorf

Für seine Studie hat Bruno Hadengue eine Kette von Modellen entwickelt, mit der sich thermo-hydraulische Simulationen von Haushalten, privaten Hausanschlüssen und des öffentlichen Abwassernetzes durchführen lassen. Anhand von realen Daten aus dem Abwassernetz von Fehraltorf, die im Rahmen des Eawag-Projekts Urban Water Observatory ( UWO ) erhoben werden, haben die Forschenden anschliessend ein Referenzszenario erstellt. Mit diesem wurden die simulierten Szenarien verglichen. «Unser Ziel ist, die Konsequenzen von alternativen Energietechnologien auf das Abwassersystem zu bewerten», erklärt Bruno Hadengue, «längerfristig wollen wir aufzeigen, was genau im System an welcher Stelle passiert, wenn Wärme zurückgewonnen wird.»

Unwesentliche Auswirkungen

Die bereits jetzt vorliegenden Untersuchungsergebnisse sind klar: Anwendungen, die im Hausinneren Wärme rückgewinnen, zum Beispiel aus einer Duschrinne (u.a. das kommerziell bereits erhältliche System Joulia), wirken sich nur unwesentlich auf die Temperatur des Abwassers aus. Direkt in Kanalisationsleitungen installierte Anlagen hingegen schon. Solche Installationen zur Wärmerückgewinnung kommen dort zum Einsatz, wo die Kanalisation in der Nähe eines Fernwärmenetzes verläuft. So lassen sich verlustreiche Transportwege vermeiden.

Grund für das gute Abschneiden der Wärmerückgewinnung im Hausinnern sind die Hausanschlüsse, also der private Teil des Kanalisationsnetzes bis zu den grösseren Leitungen auf öffentlichem Grund. Auf diesen Abschnitten geht viel Energie verloren, denn hier ist das Abwasser noch warm und die Rohre haben zumeist ungünstige Dimensionen. Die Hausanschlüsse spielen daher im gesamten Abwassersystem eine grosse Rolle. Wird die Energie hingegen bereits im Haushalt zurückgewonnen, verlässt das Abwasser das Haus mit tieferen Temperaturen. Entsprechend kleiner sind die Energieverluste in den Hausanschlüssen.

Eawag Direktionsmitglied Tove Larsen hat die Studie zusammen mit Frank Blumensaat betreut und ist Koautorin. Sie betont die Relevanz der neuen Erkenntnisse für die Praxis: «Wir wissen nun, dass Energierückgewinnung aus Abwasser mit Vorteil direkt im Haushalt stattfinden sollte oder dann nach der Reinigung in der ARA. Dadurch werden mögliche negative Auswirkungen auf die Abwasserreinigungsanlage minimiert.»

Publikation

Hadengue, B.; Scheidegger, A.; Morgenroth, E.; Larsen, T. A. (2020) Modeling the water-energy nexus in households, Energy and Buildings, 225, 110262 (10 pp.), doi: 10.1016/j.enbuild.2020.110262 , Institutional Repository

EVENTS

Logistik Forum Schweiz

«Challenge Supply Chain: digital, sicher, nachhaltig»

Datum: 07. Juni 2023

Ort: Verkehrshaus Luzern (CH)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 06.-09. Juni 2023

Ort: Palexpo Genf (CH)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 04.-05. Juli 2023

Ort: Berlin (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 05.-07. September 2023

Ort: Bern (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 13.-16. September 2023

Ort: Düsseldorf (D)

CMS Berlin

Europas erfolgreichste Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 19.-22. September 2023

Ort: Berlin (D)

W3+ Fair Rheintal

Europas führende Plattform für Hightech-Innovationen

Datum: 20. -21. September 2023

Ort: Dornbirn (A)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Basel (CH)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Nürnberg (D)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24.-27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 07.-08. November 2023

Ort: Stuttgart (D)

Expo for Decarbonised Industries

Das Fachevent zum Megatrend Dekarbonisierung, die Plattform für Energiespeicher und Klimaneutralität in Unternehmen.

Datum: 28.-30. November 2023

Ort: (D)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 24.-25. Januar 2024

Ort: Bern (CH)

LOGISTICS & AUTOMATION

Schweizer Fachmesse für Logistik und Transport

Datum: 24.-25. Januar 2024

Ort: Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des Globalen Wasserkreislaufs

Datum: 07.-09. Februar 2024

Ort: Bulle (CH)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 13.-16. Februar 2024

Ort: Nürnberg (D)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 09.-12. April 2024

Ort: München (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 16.-19. April 2024

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai - 07. Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Bern (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

Ifas

Fachmesse für den Gesundheitsmarkt

Datum: 22.-24. Oktober 2024

Ort: Digital (CH)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

Bezugsquellenverzeichnis