HUBER ThermWin®

Der Abwasserkanal - eine ständig verfügbare Energiequelle
Schematische Darstellung der Wärmerückgewinnung aus Rohabwasser durch über Flur aufgestellte Wärmetauscher mit nachgeschalteter Wärmepumpe - Schutzrechte angemeldet.
Diagramm: Zulauftemperatur einer Kläranlage bei Trockenwetter
Zwei Wärmetauscher sowie eine Wärmepumpeneinheit, mit deren Hilfe die Wärme aus Abwasser zur weiteren Nutzung für eine Klärschlammtrocknung gewonnen wird

Im Zeichen des sich langfristig abzeichnenden Klimawandels und der weltweiten Suche nach einer
effizienten und wirtschaftlichen Nutzung regenerativer Energiequellen kann durch Nutzung der Abwasserwärme bereits jetzt mit den vorhandenen Möglichkeiten wirtschaftlich und verzichtsfrei der Primärenergieverbrauch und damit der CO2-Ausstoß gesenkt werden.

Das Potenzial an Wärme im Abwasser ist riesig. Stellt sich die Frage, wie man diese effizient zurückgewinnen und nutzen kann.

Die Wärmeentnahme kann einerseits im Bereich der Kläranlage, vorzugsweise im Bereich des Ablaufes, entnommen werden, oder man entzieht dem Abwasser die Wärme direkt im Bereich des Kanals, um damit umliegende Gebäude zu heizen. Jedoch sollte bei einer Wärmeentnahme aus dem Kanal der Einfluss der Abkühlung auf den Kläranlagenbetrieb berücksichtigt werden. Während bisherige Verfahren zur Wärmerückgewinnung einen entsprechende Wärmetauscher auf der Kanalsohle vorsahen, ist man im Hause HUBER zu der Erkenntnis gelangt, dass diese Technologie nicht an allen Orten, wo ein entsprechendes Potential zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser vorhanden ist, eingesetzt werden kann. Zu verschieden sind die mannigfaltigen Randbedingungen, welche durch die örtlich baulichen und hydraulischen Vorgaben bestimmt werden. HUBER ThermWin stellt hierzu eine ausgezeichnete Alternative dar und eröffnet somit der Wärmerückgewinnung aus Abwasser ein breites Feld an Einsatzmöglichkeiten.
Im Untergrund, im Kanal, befindet sich eine bisher verborgene bzw. nur sehr selten genutzte Energiequelle: das häusliche, kommunale Abwasser. Grundsätzlich bewegt sich die Abwassertemperatur im Kanal in einem Bereich zwischen 10° C und 20° C. Das bedeutet, dass auch im Winter die Abwassertemperaturen nicht, oder nur an wenigen Tagen, unter 10° C sinken. Somit ist das Abwasser eine ausgezeichnete Wärmequelle für einen wirtschaftlichen Betrieb von Wärmepumpen. Eine Nutzung dieser kostenlosen Energiequelle ermöglicht es, durch den Einsatz von Wärmepumpen, größere Gebäudekomplexe zu beheizen. Weiterhin lassen sich Nahwärmeverbunde realisieren und es ist auch möglich, thermische Energie für Klärschlammtrocknungsanlagen zu  regenerieren.

Das Wärmerückgewinnungskonzept HUBER ThermWin beruht grundsätzlich darauf, dass die eigentliche Wärmetauschung und die weiteren, notwendigen Verfahrensschritte nicht im Abwasserkanal, sondern außerhalb bzw. oberirdisch stattfinden. Hierzu wird das im Kanal fließende Abwasser zunächst einer Siebstufe zugeführt, in der das Rechen- bzw. Siebgut abgeschieden wird. Das Sieben des Abwassers ist notwendig, um den nachfolgenden Wärmetauscher einerseits vor Verstopfungen und Verblockungen zu schützen und ihn andererseits möglichst kompakt und kostengünstig ausführen zu können. Anschließend wird das gesiebte Abwasser auf den Wärmetauscher geleitet. Aus dieser Anordnung der Anlagentechnik ergeben sich besondere Vorteile für den Betreiber und Kunden, da die Maschinentechnik sehr leicht zugänglich ist und somit äußerst wartungsfreundlich gestaltet wird.

Zum Verfahren im Einzelnen: Aus dem Kanal wird ein Teilstrom des Abwassers entnommen, anschließend mit einer vertikalen Schachtsiebanlage aus dem Hause HUBER von Feststoffen gereinigt und schließlich über einen Kompaktwärmetauscher geführt. Im Scheitelbereich des Kanals wird das Siebgut unter zusätzlicher Verwendung des rücklaufenden und somit abgewärmten Abwassers aus dem Wärmetauscher wieder in den Kanal zurückgespült und abtransportiert.

HUBER ThermWin zeichnet sich durch eine Vielzahl von Vorteilen aus, welche auszugsweise wiedergeben werden:

1. Schnelle und einfache Installation
Durch unkomplizierte Installation der Wärmetauscher und der Anlagentechnik ist es möglich, die Technik direkt am Verbraucher zu platzieren.

2.  Kompakte Wärmetauscher
Die Nutzung von kompakten Wärmetauschern ermöglicht einen sehr günstigen Wärmeentzug. Das Verhältnis zwischen benötigter Wärmetauscherfläche und Raumbedarf wird äußerst positiv. Damit ist das System übersichtlich, es besteht weiterhin eine sehr gute Zugänglichkeit zum Wärmetauscher durch Aufstellung über Flur.

3. Unabhängigkeit von der Kanalgeometrie
Das Verfahren ist von der Kanalgeometrie unabhängig. Der Wärmetauscher wird nicht im Kanal selbst, sondern außerhalb des Kanals installiert. Der Kanal kann während der Bauzeit in Betrieb bleiben und wird bis auf die Entnahme- und Rückgabeöffnung nicht verändert. Die Folge sind deutlich reduzierte Kosten für die Montage und Wasserhaltung.

4.  Optimale Regel- und Steuerbarkeit
Mit einer kontrollierbaren Entnahme des Abwassers aus dem Kanal ist auch eine gleich bleibende Zuflusskapazität zum Wärmetauscher gewährleistet. Eine angepasste Regel- und Steuerungstechnik ermöglicht eine optimale Beschickungsstrategie.

5. Kontrollierte Biofilmbildung
Das Auftreten von Biofilm in abwassertechnischen Anlagen ist eine zwangsläufige Erscheinung mit einer Reduzierung der Wärmeübertragungsleistung bis zu 50 %. HUBER ThermWin hingegen wirkt diesem Effekt durch geschickte Überwachungsstrategien steuerungstechnisch entgegen.

6.  Geringer Wartungsaufwand
Die Wärmetauschung außerhalb des Kanals und die dauerhafte Zugänglichkeit zum System stellen einen geringen Wartungsaufwand und somit auch deutlich reduzierte Wartungskosten dar. Kostenintensive Einsätze, beispielsweise zur Inspektion, Wartung oder Reinigung von Wärmetauschern im Kanal gehören der Vergangenheit an.

7.  Schnelle Nutzbarmachung
Eine Anwendung dieser Technik ermöglicht eine sehr schnelle Verfügung über bisher nicht genutzte Energieressourcen. Der große Vorteil ist die Tatsache, dass die Energie in unmittelbarer Verbrauchernähe bereitsteht und genutzt werden kann.

8.  Unabhängigkeit von Gas & Öl
Die hier aufgezeigte Technik ist ein wichtiger Meilenstein, um in die Unabhängigkeit fossiler Brennstoffe zu gelangen

9.  Wirtschaftlichkeit
Sorgfältig durchgeführte Wirtschaftlichkeitsberechnungen für energieintensive Anwendungen (Trocknungsanlagen, Wärmebereitstellung) verdeutlichen die  Zukunftsfähigkeit dieser Verfahrenstechnik im preislichen Vergleich mit herkömmlichen Energieträgern.

10. Umwelt- und Klimaschutz
Die Nutzung der Wärme im Abwasser stellt einen Schritt zur Erreichung der EU-Klimaschutzziele sowie eine Steigerung der Beiträge von erneuerbaren Energien dar. Das Abwasser wird somit nicht als Abfall angesehen, sondern als Wertstoff genutzt.
Die Nutzung der vorhandenen Wärme im Abwasser kann mit entsprechender Planung natürlich auch zum Kühlen im Sommer genutzt werden, die Verfügbarmachung dieser Energiequelle ist also für das ganze Jahr möglich.

Kommunales und industrielles Abwasser eröffnet mit seinen Eigenschaften als eine ausgezeichnete Wärmequelle viele Einsatzmöglichkeiten für HUBER ThermWin. Das Heizen oder die Bereitstellung von Warmwasser in großen Gebäudekomplexen, beispielsweise Seniorenheimen, Krankenhäusern oder Schulen ist damit ebenso möglich, wie die Versorgung von Nahwärmeverbundnetzen, da die Wärmequelle praktisch stadtnah bzw. in der Stadt zur Verfügung steht.

Die Verwendung von gereinigtem Abwasser ist üblicherweise nur in Kläranlagennähe bzw. auf der Kläranlage selbst möglich. Für diese Anwendung kommen energieintensive Verbraucher wie z.B. Klärschlammtrocknungsanlagen in Betracht. Ebenfalls lassen sich die meist in unmittelbarer Nachbarschaft befindlichen Bauhöfe oder Betriebe in Industriegebieten mit Wärmeenergie versorgen.