Der Energiegehalt in Abwässern aus Haushalten, Gewerbe und Industrie ist beträchtlich. In Österreich wird Abwasser als Energiequelle bisher aber noch kaum genutzt. Über Wärmetauscher kann die im Abwasser enthaltene Wärmeenergie entnommen und mit Wärmepumpen auf das benötigte Temperaturniveau z. B. für Heiz- oder Kühlzwecke gebracht werden. Die Abwassertemperaturen liegen ganzjährig um oder über 10°C und sind damit optimal für den Einsatz von Wärmepumpen geeignet. Abwasser fällt in großen Mengen zumeist dort an, wo auch Energie benötigt wird, d. h. wo sich genügend Wärme- und Kälteabnehmer befinden. Die technischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen für die Nutzung von Abwasserenergie sowie die Möglichkeiten zur Einbindung in kommunale Energiesysteme wurden in mehreren Forschungsprojekten der Österreichischen Energieagentur in Kooperation mit Ochsner Wärmepumpen GmbH untersucht. Basierend auf den Ergebnissen konnte noch während der Projektlaufzeit eine Anlage der STADTwerke Amstetten realisiert werden.

Thermische Nutzung von Abwasserenergie

Zielsetzung des Projekts „Energie aus Abwasser“ war es, die technischen Möglichkeiten der Energierückgewinnung aus dem Abwasser mittels Wärmepumpe sowie Potenziale und rechtliche Rahmenbedingungen zu analysieren und damit die Grundlagen für eine Verbreitung dieser Form der Energiegewinnung in Österreich zu schaffen. Die Untersuchungen ergaben, dass die thermischen Nutzungsmöglichkeiten des Kläranlagenablaufs z. B. für die Klärschlammtrocknung, die Beheizung von Kläranlagenbetriebsgebäuden und auch anderer Gebäude rund um Kläranlagen und in der Nähe von Sammelkanälen bedeutend sind. Zahlreiche Beispiele aus dem Ausland zeigen, dass bei der Abwasserwärmenutzung nach der Kläranlage auch Gebäude, die mehrere Kilometer entfernt liegen, wirtschaftlich versorgt werden können.

Ob die thermische Abwassernutzung an einem bestimmten Standort technisch und wirtschaftlich machbar ist, muss jeweils im Detail untersucht werden. Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurden Konzepte und Planungstools zur kommunalen Energieraumplanung entwickelt, um z. B. zu ermitteln, ob umliegende Gebäude mit Leitungen erschlossen werden können, oder abzuschätzen, wie sich der Wärme- und Kältebedarf von Neubaugebieten entwickeln werden. Es wurde auch analysiert, ob und wie sich der Wärme- und Kältebedarf rund um Kläranlagen mit Neuansiedlungen, die einen ganzjährig gleichbleibenden Niedertemperaturbedarf haben (wie z. B. Gewächshäuser, Sporthallen oder Hallenbäder), erhöhen lässt.

Technologie zur Abwassernutzung

Die Wärme- und Kältenutzung des Abwassers kann vor oder nach der Kläranlage oder auch im Gebäude selbst stattfinden. Die Energieentnahme erfolgt entweder aus dem Kanal (ungereinigtes Abwasser) oder im Ablauf der Kläranlage (gereinigtes Abwasser). Für große Objekte gibt es die Möglichkeit der Direktnutzung des eigenen Abwassers über einen Sammelschacht. Die wichtigsten Komponenten einer Abwasserenergieanlage sind die Wärmepumpe und der Abwasserwärmetauscher. Effizienz und Wirtschaftlichkeit hängen von der optimalen Abstimmung dieser Elemente ab. Für den jeweiligen Anwendungsfall müssen ein geeigneter Abwasserwärmetauscher, eine Wärmepumpe mit optimiertem Kältekreislauf für höchstmögliche Leistungszahlen und ein auf den Wärmepumpenbetrieb optimiertes Heizungs- und Kühlsystem ausgewählt werden. Wichtig ist auch die Optimierung des Temperaturniveaus schon bei der Anlagenplanung, da dies ebenfalls großen Einfluss auf die Effizienz der Gesamtanlage hat.