So funktioniert die Abwasserheizung

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Abwasser – die ungenutzte Wärmequelle
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DIE IDEE
• Es ist ein Gebot der Zeit, dass wir Abwärme aus
industriellen oder häuslichen Nutzungen wiederverwerten.
Abwärme, umfassend betrachtet,
könnte mindestens 20 % unseres Energiebedarfs
decken. (30% des Alternativenergiemarktes)
• Die Wärme aus Abluft wird heute, in vielen
Ländern sogar gesetzlich geregelt, zu einem recht
grossen Teil zurückgewonnen und wieder
verwendet.
• Was passiert mit dem Abwasser?
Aus den Augen, aus dem Sinn.
Diese Ressourcen zu nutzen, war der Einsteig in
die Idee, in das Energiesystem Rabtherm , das
international patentiert ist.
• Das Schmutzwasser hat beim Austritt aus den
Häusern eine mittlere Temperatur von über 25°C,
in der Kanalisation im Jahresdurchschnitt 15°C
(Sommer 18-22°C, Winter 10-12°C). Das
Schmutzwasser ist eine stetige, erneuerbare
Energiequelle auf einem vergleichsweise hohen
Temperaturniveau. Mit modernen Wärmepumpen
erreicht man damit Nutztemperaturen von 65-
70°C, genügend für die Warmwassererzeugung
und für die Heizung bei Neubauten.
• Die im Abwasser aus Wohnbauten, Gewerbe und
Industrie vorhandene Wärme soll nun also dezentral,
lokal dort wo sie entsteht über einen
Wärmetauscher im Abwasserkanal sowie mit
Wärmepumpen wieder genutzt werden.
Das Temperaturniveau ist höher als bei den
meisten anderen natürlichen, regenerierbaren
Energiequellen.
• Das System kann im Winter zur Erzeugung von
Heizwasser und Gebrauchswarmwasser
(ganzes Jahr) und im Sommer mit kleinen
Zusatzaufwendungen zur Erzeugung von
Kaltwasser für Klimaanlagen (6°/12°)
angewendet werden.
• Die Idee ist nicht neu, doch wurde bis heute
praktisch nur dem gereinigten Abwasser nach
den Kläranlagen Wärme entzogen. Weil viele
Kläranlagen aber am Rand oder ausserhalb
der Siedlungsgebiete liegen, mit grossen
Distanzen zu den Wärmeverbrauchern, ist
diese Strategie unwirtschaftlich.
DIE ENTWICKLUNG
• Ziel der Entwicklungsanstrengungen war es,
ein einfaches, robustes, kostengünstiges und
dennoch langlebiges System zu entwickeln,
welches sowohl in bestehenden als auch in
neuen Kanälen eingesetzt werden kann.
Kritische Erfolgsparameter, die die Entwicklung
massgeblich beeinflussten, waren das
Erreichen einer überragenden Wirtschaftlichkeit
und Umweltfreundlichkeit.

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• Zu den bisherigen Hindernissen der direkten Nutzung
des ungereinigten Abwassers in der Kanalisation
zählten
o eine eventuelle Beeinträchtigung der für eine
Temperatur von 8-12°C ausgelegten biologischen
Reinigungsstufe in der Abwasserreinigungs-
Abwasserreinigungsanlage (ARA)
o Das Fehlen eines geeigneten Wärmetauschers mit
sehr hohen Wärmeübergangskoeffizienten, der im
Kanal eingebaut, zu keinen Verstopfungen führen
kann.
• Diese Probleme sind heute technisch und wirtschaftlich
gelöst. Das Energiesystem Rabtherm wird von den
Behörden akzeptiert.
Mit anderen Worten: die Rabtherm Technologie ist
Marktreif.
• ·Wichtige Meilensteine der Entwicklungsphase waren:
o Untersuchung des Einflusses der Abwärmenutzung
auf den Klärprozess in Zusammenarbeit mit der
EAWAG, Schweiz.
Vormontierte Rabtherm Wärmetauscherelemente
o Einbau von behandelten und unbehaltenden
Blechen in die Kanalisation zur Abklärung des
Korrosions- und Erosionsverhaltens.
Die jährliche Kontrolle und Messung der Blechstärken
sowie des Langzeitverhaltens wurde in
Zusammenarbeit mit der EMPA, Schweiz, und
dem Schweizer Institut für Korrosionsschutz
durchgeführt.
Als Endergebnis dieser Entwicklungsphase
wurde den Rabtherm Wärmetauschern durch
ein Gutachten eine minimale Lebensdauer von 50
Jahren bescheinigt.
o Durchführung zahlreicher Machbarkeitsstudien
und Entwicklung eines eigenen Berechnungsverfahrens
für die Bestimmung von hydraulischen
und thermischen Systemparameter für die
praktische Systemimplementierung.
o Nachweis der Wirtschaftlichkeit Umweltverträglichkeit
durch zahlreiche Studien und wissenschaftliche
Forschungsarbeiten.
o Messungen an verschiedenen Prototypen und
Pilotanlagen zur Verbesserung der hydraulischen
Eigenschaften es Systems
o Verbesserung der Verbindungstechnik der
Wärmetauscher und deren Einbau in Abwasserkanäle
o Entwicklung einer Lösung für ein in der Prototyp
Phase entdecktes Problem:
die Bildung eines Biofilms (Sielhaut) auf der
Oberfläche der Wärmetauscher, der den Wärmeübergang
um bis zu 40% verschlechtern kann.
Die Lösung wurde bereits zur Patentierung
angemeldet.

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DAS PRODUKT
• Im Wärmetauscher wird dem Abwasser Wärme
entzogen und über das Zwischenmedium der
Wärmepumpe zugeführt. Das Zwischenmedium
(reines Wasser) zwischen Wärmepumpe (Wärmeerzeugung)
und Wärmetauscher (Wärmenutzung,
Wärmeentzug) wird durch das Kunststoff-Rohr
zum Wärmetauscher an den Beginn der Wärmenutzung
geleitet. Vom Verteilrohr wird jeder der
1 bis 3 m langen Wärmetauscher einzeln angespeist.
Das in den Wärmetauschern erwärmte
Zwischenmedium wird danach im Sammelrohr
ebenfalls wieder einzeln gesammelt und zur
Wärmepumpe zurückgeleitet.
• Der Wärmetauscher ist im Abwasserkanal einbetoniert
und hat eine Nutzungsdauer von
mindestens 50 Jahren.
Korrosion, Erosion / Abrieb, Dichtheit, Kanalunterhalt
und -reinigung sind einige Faktoren, die
bei den strengen Qualitätssicherungskriterien
entscheidenden Einfluss hatten auf Materialwahl,
Konstruktion, Herstellung (Schweissen) und
Montage/ Einbau.
Parallel zur Qualitätssicherung sind auch alle
möglichen Schadensbehebungsszenarien nach
dem Prinzip „Feststellen-Finden-Beheben“ aufgestellt
worden.
DIE TECHNIK
• Kriterien für einen optimalen Einsatz von Rabtherm-
Systemen:
o Abwasserkanal min. ∅ (500) – 800 mm
o Abwassermenge durchschnittlich min. 15 l/s
o Wärmetauscherlängen min. 20- max. 200 m
o Min. anzuschliessende Verbraucher: 100 kW
o Abstand Kanal zum Verbraucher max. 200 m
(bebaut), 300 m (unbebaut)
o Heizungs-Vorlauftemperatur (Nutzer) max. 70°C
o Spezifische Wärmetauscherleistungen
Entzugsleistung abhängig von Wassermenge,
Wassergeschwindigkeit, Gefälle im Kanal, Verschmutzung
ca. 2-5 kW/m 2 Wärmetauscher
Nutzbare Leistung nach Wärmepumpe, ca. 3-7
kW/m 2 pro Wärmetauscher. Bei einem durchschnittlichen
Wärmetauscher entspricht dies 2.2
– 5.2 kW/m
• Zusammenhang Abwassermenge-Wärmeentzug
o Aus 1 m 3 Abwasser (entsprechend dem Inhalt von
5 Badewannen) gewinnt der Wärmetauscher ca.
2-3 kWh Energie
o Um 1 kWh Wärme zu erzeugen sind 420 Ltr. Abwasser
nötig
o Um 100 Wohnungen zu beheizen benötigt man
das Abwasser von ca. 250 bis 300 Wohnungen,
zuzüglich zu den Abwässern aus Gewerbe und
Infrastruktur.

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Rabtherm Wülflingen Rabtherm Leverkusen
DER MARKT
Rabtherm Singen
• Nachdem der Nachweis erbracht worden war,
dass das System wirtschaftlich und ökologisch
sinnvoll ist, ist es bereits in viele Energiepläne von
Grossstädten eingeflossen (Beispiel Winterthur-
Wülflingen, Schweiz)
• Aufgrund der im Vergleich zu anderen umweltverträglichen
Technologien vorzüglichen Wirtschaftlichkeit
des Energiesystem Rabtherm wird
es auch von kostenbewussten privaten Bauherren
eingesetzt.
• Für die Anlagenerstellung stehen staatliche
Fördermittel zur Verfügung, da das Energiesystem
Rabtherm umweltverträglich ist und
gleichzeitig geringere Energiegestehungskosten
verursacht, als System mit fossilen Energieträgern
(Beispiele: Zürich, Leverkusen, Singen)
• Wer ist interessiert an Rabtherm ?
Das Energiesystem Rabtherm ersetzt die
konventionelle Wärmeenergieversorgung mittels
Gas oder Oel durch eine umweltschonende,
Siedlungsabwärme nutzende Technologie, die zu
geringeren Kosten als konventionelle Systeme
Wärme erzeugt. Zu den Hauptinteressenden
zählen:
o Gemeindeverbände und Zweckverbände
o Industriebetriebe mit bedeutendem Raumwärmeanteil
o Private Bauherren
o Die öffentliche Hand. Rabtherm hilft der
öffentlichen Hand
Oekobilanzen zu verbessern
energiepolitische Ziele zu erreichen
energetische Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
Arbeitsplätze zu schaffen:
Rabtherm generiert ca. 30'000 Mannjahre an
Arbeitsaufwand (bis zu 3'000 Arbeitsplätze).
• Wo ist die Technologie einsetzbar?
Städte ab ca. 5'000 Einwohner.
Voraussetzung sind Städte mit Kanalisationssystemen,
deren Hauptstränge ∅ 600-800 mm erreichen, sowie
einen spezifischen Wärmeleistungsbedarf von vorzugsweise
über 500 kW pro Hektar haben.
Die Rabtherm -Technologie sollte insbesondere in
Betracht gezogen werden:
o bei der Sanierung von grösseren Kanälen
o bei der Sanierung von grösseren Heiz-zentralen
o beim Bau neuer Kanäle
o bei grösseren Kanälen in der Nähe von Heizzentralen
• Wer sind unsere Partner am Markt?
o Regionale Ingenieurbüros für Aquisition, Studien und
Planung von Anlagen
o Contractors für den Bau, den Unterhalt und den Betrieb
von Anlagen (z.B. EVU, Stadt-werke, Industrien)
Contractors finanzieren die Erstellung der Anlagen
und verkaufen die erzeugte Energie. EVU's und Stadtwerke
sind sehr interessiert an diesem lukrativen
zweiten bzw. zusätzlichen Standbein
• Referenzanlagen
In Betrieb befinden sich derzeit 6 Anlagen
o Zürich CH (930 Wohnungen), Heizung + Warmwasser
o Zwingen CH (31 EFH)
o Binningen CH (300 Wohnungen)
o Leverkusen D (Geschäftshaus) Heizung + Kühlung
o Singen D (Technologiezentrum) Heizung + Kühlung
o Wülflingen CH (400 Wohnungen) Heizung +
Warmwasser
o Im Projektstadium (vor Baubeginn) stehen
6 Anlagen (CH, D, A)

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• Das Marktpotential (Anlagen) beträgt
o Zürich (350'000 Einwohner) 46, entsprechend
ca. 12'000 Wohnungen
o Winterthur (110'000 Einwohner) 27
o Thun (40'000 Einwohner) 17
o Ulm (135'000 Einwohner) 20
o Freiburg/Br. (180'000 Einwohner) 20
o Schweiz > 1000
o Deutschland > 10’000
DIE KOSTEN
• Was kostet das Energiesystem Rabtherm ?
o Anlagen (Wärmeentzug + Wärmeerzeugung)
Fr. 1800 - 2500 pro angeschlossener Wohneinheit
/ 1170 – 1620
Fr. 500 - 700 pro kW angeschlossener
Nutzleistung / 325 – 455
o Wärmetauscher
Fr. 1650 - 2100 pro m Wärmetauscher /
1070 – 1360
Der Wärmetauscher als Element ohne Einbau
kostet ca. 6-10% der Gesamtanlagekosten.
• Betriebskosten
o Die Betriebskosten sind heute und in der
Zukunft vermehrt bei optimierten Leistungszahlen
der Wärmepumpen (COP) massiv
günstiger als bei konventionellen fossilen
Heizungen.
o 60-80% der investierten Mittel bei Rabtherm
Anlagen benötigen nur einen Minimalunterhalt
(Reinigung der Wärmetauscher)
OEKOLOGIE
• Der CO 2 -Ausstoss wird im Vergleich zu
konventionellen Anlagen erheblich reduziert, und
zwar um 30-70%, je nach Erzeugungsart für den
elektrischen Strom
• Der Verbrauch an Primärenergie wird in jedem
Fall erheblich gesenkt.
WIE WIRD EIN ROHABWASSER-
NUTZUNGSSYSTEM GEPLANT?
• Mit einer Checkliste kann ohne grossen Aufwand
ein Standort grob qualifiziert (A, B, C Rating)
werden.
• Anschliessend ist folgender Ablauf vorgesehen:
o Grundsatzentscheid des Kanalbetreiber
o Grundsatzentscheid des Kläranlagenbetreibers
o Grundsatzentscheid der Gemeinde
o Grobanalyse, Standorts- bzw. Machbarkeitsstudie
mit den Kanalisations- und Feuerungsdaten.
Die Studien beinhalten die örtlichen Abklärungen
betreffend Kanalisationsdaten (inkl.
Zustand) und Feuerungsdaten, die Leistungsund
Wirtschaftlichkeitsberechnungen, und die
Kostenschätzungen der Investitionen.
o Abklärungen mit den Nutzern bzw. Anschliessern
Projekt mit Ingenieur und Contractor.
Ausführung und Betrieb mit langjährigen
Wärmelieferverträgen durch Contractors.
• Organisation
o Rabtherm Energiesysteme werden fortlaufend
weiterentwickelt und kosten-günstiger.
o Die Partner der Rabtherm Gesellschaften
werden dauernd weitergeschult und mit den
Weiterentwicklungen vertraut gemacht.
o Mit den Partnern bestehen Lizenz- bzw. Zusammenarbeitsverträge.
Das Partnernetz mit Ingenieuren und
Contractors wird flächendeckend vorbereitet.
o Die Rabtherm Gesellschaften und ihre Partner,
die wir Ihnen gerne auf Anfrage angeben,
stehen Ihnen mit ihrem Fach-wissen für eine
Beratung zur Verfügung.

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AUSBLICK
• Rabtherm Energiesysteme haben hervorragende
Zukunftsaussichten. Durch Forschung
und Weiterentwicklung sind Verbesserungen von
bis zu 30% in Leistung, Kosten und Wirtschaftlichkeit
möglich. Derzeit sind bereits einige dieser
Verbesserungen bei der Patentanmeldung.
• Eckpfeiler des ursprünglichen Rabtherm
Konzeptes haben weiterhin Bestand:
o Wirtschaftlichkeit
o Finanzierung
o Unterstützung durch die öffentliche Hand
o Umweltschutz
• Auch bei generell sinkendem Wärmebedarf hat
die Rabtherm Technologie mit Nahwärmenetzen
in städtischen Agglomerationen eine sehr gute
Chance, auch in Städten mit einem vorhandenen
Fernwärmenetz zum Einsatz zu kommen.
WO BEKOMMEN SIE WEITERE
INFORMATIONEN
• Rabtherm Partner haben Zugriff zu den wissenschaftlichen
Daten, der Software und den für die
Funktion und den Einbau wesentlichen
Konstruktionsdetails, und beraten Sie gerne
jederzeit mit ihrem fundiertem Fachwissen.
MIT RABTHERM IN DIE
ENERGIEZUKUNFT
Für weitere Informationen und Unterlagen
kontaktieren Sie uns bitte unter folgender
Adresse:
e-mail: julian@schleutermann.ch
Internet http//www.ligrufa.ch