„AQuA-Model“: Kanalisation als Wärmekollektor für kommunale Wärmeversorgung
Eine bislang wenig genutzte Wärmequelle: Abwasser. Dabei fließt kontinuierlich warmes Abwasser durch die Kanalisation. Das Institute for Sustainable Energy Systems (INSYS) der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) und die Stadtwerke Stuttgart GmbH (SWS) untersuchen im Forschungsprojekt „AQuA-Model – Abwasserwärmenutzung in Quartieren: Anwendung und Modellentwicklung“, wie diese vorhandene Infrastruktur als Wärmekollektor für die nachhaltige Wärmeversorgung urbaner Quartiere noch besser genutzt werden kann – ohne zusätzliche Eingriffe in den Untergrund.
Wie viel Wärme steckt im Kanalnetz
Wärme aus Abwasser wird schon in einigen Städten zur Wärmeversorgung genutzt. Das Neue in diesem Vorhaben ist, dass das Abwasser unter die Erdreichtemperatur ausgekühlt werden soll, so dass stromabwärts ein Wärmeeintrag in die Kanalisation stattfindet. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie viel Wärme dem Abwasser entzogen werden kann, ohne die für den Betrieb der Kläranlage erforderliche Mindesttemperatur zu unterschreiten. Dafür wird ein physikalisches Modell entwickelt, das die Wärmeübertragung zwischen Abwasser, Kanalbauwerk und umgebendem Erdreich beschreibt. Berücksichtigt werden dabei sowohl thermische Austauschprozesse mit dem umgebenden Untergrund als auch der Zustrom weiterer Abwassermengen im Kanalnetz.
Für die Anwendung des Modells werden Geometrie- und Netzdaten aus den Abwasserkatastern automatisiert eingelesen und mit hydraulischen sowie betrieblichen Randbedingungen ergänzt. So entsteht ein digitaler Zwilling, mit dessen Hilfe die thermische Regeneration entlang des Kanalnetzes simuliert und die Abwasserwärmepotenziale bewertet werden können. „Die Wärme für die Wärmewende liegt bereits unter unseren Füßen! Wir müssen sie nur nutzbar machen“, erklärt Prof. Dr. Matthias Schicktanz vom INSYS. „Mit AQuA-Model untersuchen wir, wie die Kanalisation als Wärmekollektor genutzt werden kann. So unterstützen wir Kommunen und Wärmenetzbetreiber dabei, Wärme aus Abwasser wirtschaftlicher zu nutzen.“
Vom Forschungsmodell zum Planungswerkzeug
Zur Validierung des Modells werden Messdaten aus einem realen Kanalnetz herangezogen. Anschließend wird das Modell in ein Softwarewerkzeug mit GIS-Schnittstelle integriert. Kommunen und Netzbetreiber sollen damit künftig geeignete Bereiche für die Abwasserwärmenutzung identifizieren und deren Potenzial frühzeitig in Planungsprozesse einbeziehen können.
Über das INSYS
Das Institute for Sustainable Energy Systems (INSYS) verbindet Forschung und Praxis im Bereich nachhaltiger Energiesysteme und beschäftigt sich unter anderem mit der Entwicklung innovativer Lösungen für die kommunale Energie- und Wärmeversorgung.
Über die THWS
Die Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) zählt zu den größten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Bayern und steht seit ihrer Gründung im Jahr 1971 für hervorragende Lehre und angewandte Forschung. Mit rund 9.200 Studierenden, einem breit gefächerten Angebot von mehr als 60 Studiengängen sowie zwei Promotionszentren deckt die THWS ein weites Spektrum ab, das von Technik über Wirtschafts- und Sozialwissenschaften sowie Sprache bis hin zu Gestaltung reicht. Die THWS ist nicht nur regional in Franken und Bayern verwurzelt, sondern auch stark international ausgerichtet, was sich in zahlreichen Kooperationen und Austauschprogrammen weltweit und nicht zuletzt in einem vielseitigen englischsprachigen Studienangebot widerspiegelt.
Kontakt:
Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt
Institute for Sustainable Energy Systems (INSYS)
Prof. Dr. Matthias Schicktanz
Ignaz-Schön-Straße 11
97421 Schweinfurt
matthias.schicktanz[at]thws.de
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