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Wärme aus Abwasser : Die Unterwelt heizt der Stadt ein

Tunnelblick: Wärmetauscher entziehen dem Abwasser Energie. Bild: Imago

Wie soll es im Büro, der Sporthalle oder im Quartier warm bleiben, wenn Gas und Öl ausgedient haben? In Städten wie Berlin und Hamburg werden die Versorger kreativ. Sie zapfen Wärme an, die ohnehin da ist – in der Kanalisation.

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          Berlin, Frankfurt, Hamburg – fast jede Stadt sitzt auf einem muckelig-warmen Schatz. Nur gehoben ist er meist noch nicht. Denn was Kanäle unterirdisch auffangen, weil es oberirdisch unerwünscht ist, könnte einen Beitrag leisten, um die Stadt zu heizen, wenn es kalt ist, oder sie zu kühlen, wenn es heiß ist. Umweltfreundlich, versteht sich. Abwasser und Regen fließen mit relativ konstanter Temperatur durch die Kanalisation. Im Winter sind es immerhin noch 12 bis 15 Grad. In der Stube darf es schon ein bisschen wärmer sein, doch die thermische Energie, die in diesen moderaten 15 Grad steckt, ist zu wertvoll, um sie im nächsten Fluss zu versenken. Zu der Erkenntnis kommen immer mehr private und städtische Energieversorger.

          Anna-Lena Niemann
          Redakteurin im Ressort „Technik und Motor“.

          In der Hauptstadt hat man seit einigen Jahren Erfahrung damit, die Wärme des Abwassers nutzbar zu machen. Im Sommer hat in, oder besser unter, der Koppenstraße nahe dem Berliner Ostbahnhof nun aber die bisher leistungsstärkste Anlage ihren Dienst an der umweltfreundlichen Wärmewende angetreten. 600 Kilowatt sogenannter Entzugsleistung kann sie aufbringen. Das reicht, um etwa die Hälfte dessen bereitzustellen, was das angeschlossene 50.000 Quadratmeter große Bürogebäude braucht, wie Betreiber E.ON sagt. Zwar kann der Versorger noch keine realen Verbrauchsdaten ermitteln, man geht aber von 20 kWh Kälte- und 50 kWh Wärmebedarf je Quadratmeter und Jahr mindestens aus.

          Berlin könnte 300 Megawatt installieren

          Dazu liegt ein 200 Meter langer maßgeschneiderter Wärmetauscher aus Edelstahl in der Sohle des Kanals. Das Material ist korrosionsfrei und so stabil, dass auch mal jemand darüberlaufen kann, um die Anlagen zu warten oder ihre Oberfläche zu reinigen. Das Abwasser strömt über die Platten und gibt zwei bis drei Kelvin an den darunterliegenden, geschlossen zirkulierenden Flüssigkeitskreislauf ab. Von hier an, das Wasser hat etwa 14 Grad, übernimmt eine Wärmepumpe den Rest. Sie komprimiert das in ihr enthaltene Kältemittel, das durch die bereitgestellte Wärme verdampft, weiter. Bedeutet: Es wird heißer. Die Wärmepumpe braucht dafür erst mal selbst Energie, hier wird sie durch ein gasbetriebenes Blockheizkraftwerk geliefert, es könnte genauso gut auch Strom sein. Wer ein Kilowatt für die Wärmepumpe aufwendet, bekommt vier bis fünf Kilowatt an Heizenergie am Ende raus.

          Kann also nicht flugs die ganze Kanalisation zum Wärmekraftwerk werden? So einfach ist es nicht, sagt Hakan Kurc, der bei den Berliner Wasserbetrieben Projekte rund um die Nutzung von Wärme aus den Abwässern der Stadt leitet. Er hat in einer Potentialanalyse berechnet, dass sich rund 300 Megawatt auf diese Weise im Stadtgebiet installieren ließen. Das ist nicht wenig, etwa sieben Prozent der benötigten Heiz­energie. Doch dass es eben auch nicht mehr ist, liegt am Kanalsystem selbst. Damit die Technik effizient und damit wirtschaftlich sein kann, braucht es einen regelmäßigen und kräftigen Abwasserstrom. Von den knapp 10.000 Kilometern Berliner Kanalnetz dient ein Teil jedoch nur als Ausweichleitung, ein anderer Teil ist schlicht zu klein. Der Durchmesser reicht vielleicht gerade für die Technik, nicht aber für den Techniker, der sie verlegen will. Und weil hinter jedem Wärmetauscher das Abwasser kälter ist als vor ihm, braucht es stets etwas Abstand zwischen den Anlagen, damit sich die Investitionskosten, die schnell 150.000 Euro erreichen, auch rechnen. Besonders gut eignen sich die stählernen Druckwasserleitungen, die das gesammelte Abwasser aus dem Zentrum zu den Kläranlagen bringen. Der Wärmetauscher sitzt dann nicht im Kanal, sondern ummantelt das Rohr außen.

          Die Hamburger Großwärmepumpe kann zum Vorbild werden

          In Hamburg denkt man die Technik noch ein bisschen größer. Was die Hansestadt mit ihrer geplanten Großwärmepumpe gewinnen will, soll direkt – oder mit ein bisschen thermischer Nachhilfe eines Gas- und Dampfkraftwerks – ins Fernwärmenetz der Stadt fließen. Aus 14 Grad müssen also 90 Grad und mehr werden. 2024 soll sie fertig sein und ihren Teil dazu beitragen, das kohlebetriebene Heizkraftwerk in Wedel zu ersetzen. Thomas Giese, verantwortlicher Projektleiter bei Hamburg Wasser, ist dafür zuständig, aus dem Abwasser von ungefähr zwei Millionen Einwohnern in und um Hamburg künftig mindestens 30 Megawatt thermischer Leistung zu generieren.

          Die Großwärmepumpe schaltet sich dazu zwischen das Klärwerk Dradenau und den Abfluss Richtung Elbe. In diesen Größenordnungen – wenn es gut läuft, sagt Giese, will man von 30 Megawatt auf 60 nachrüsten – braucht es viel Oberfläche, um Wärme abzuzwacken. Das gereinigte Abwasser wird deshalb aktiv durch den großen Wärmetauscher gepumpt, wo es sich um bis zu vier Kelvin abkühlt. „Wir liefern grüne Umweltwärme, die es sowieso gibt“, sagt Giese. Er ist sich sicher, dass man in anderen Städten schon sehr genau auf das schaut, was in Hamburg passiert.

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