Wärmepumpen für Abwasser: Die ungenutzte Energie der Kanalisation
Hohe, konstante Temperaturen machen Abwasser zur optimalen Wärmequelle für Wärmepumpen. Die Technik ist ausgereift, stößt aber auf Hürden.
Abwassserkanal samt Wärmetauscher am Haus der Statistik in Berlin.
(Bild: BWB)
- Matilda Jordanova-Duda
Wärmepumpen können verschiedene Wärmequellen anzapfen: Luft, Erdreich, Grund-, Teich- und Flusswasser – und ja, auch die Kanalisation. Warmes Wasser aus Küchenspülen, Duschen und Waschmaschinen sorgt in den unterirdischen Rohren für Temperaturen zwischen 10 und 20 Grad. "Im Jahresmittel beträgt die Abwassertemperatur etwa 15 Grad", so Prof. Christian Schweigler, Experte für Versorgungs- und Gebäudetechnik an der Hochschule München, "selbst im Winter sind es circa 12 Grad". Abwasser, präziser gesagt Schmutzwasser, ist damit im Winter deutlich wärmer als die Außenluft und im Sommer kühler. Diese Temperaturunterschiede gilt es, mithilfe einer Wärmepumpe zum Heizen und zum Kühlen zu nutzen. Wie die Technik funktioniert, welche Potenziale sie für die Wärmewende birgt und vor welchen Hürden sie steht, zeigt der Artikel auf.
Eine Wärmepumpe, die Schmutzwasser als Energiequelle nutzen kann, funktioniert wie jede andere Wärmepumpe auch. Ein Wärmetauscher entzieht dem Abwasser Wärmeenergie und überträgt sie auf das Kältemittel im Heizkreislauf. Dieses verdampft und wird von der stromgetriebenen Wärmepumpe verdichtet, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist. Die Wärme geht dann an die Gebäudeheizung, das abgekühlte Kältemittel verflüssigt sich und der Kreislauf beginnt von Neuem. Für die Abwasserwärmenutzung arbeitet man mit herkömmlichen Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen).
Wegen der günstigen Abwassertemperatur muss die Wärmepumpe nur wenig zuheizen. "Aus diesem Grund sind die Anlagen einer Luft-Luft-Wärmepumpe, einer Luft-Wasser-Wärmepumpe und einer Wärmepumpe, die oberflächennahe Geothermie nutzt, oft überlegen", sagt Markus Koschlik, Professor für Bauingenieurwesen an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg Mosbach. Das Maß für die Effizienz von Wärmepumpen, COP (Coefficient of Performance), zeigt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Wärmeenergie und der aufgenommenen elektrischen Energie an. Im gut gedämmten Neubau erreichen sie einen COP von vier bis sechs. Das gilt als sehr effizient. Zum Vergleich: Der COP-Wert einer gewöhnlichen Luft-Wasser-Wärmepumpe ist knapp über drei.
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