Abwärme

So kann Frankfurt mit seinem Abwasser heizen

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In unseren Städten wird täglich viel Wärme produziert. Energie, die zu oft ungenutzt bleibt, findet das Frankfurter Umweltdezernat. Es legt ein Abwärmekataster vor, das zeigt, wo welche Wärmequelle zum Heizen genutzt werden kann.

Der Beschluss der Stadtverordneten von 2012 ist ehrgeizig: Ab 2050 soll Frankfurt nur noch erneuerbare Energien nutzen. Dazu soll der Energiebedarf halbiert werden, die Hälfte der dann benötigten Energie in der Mainmetropole selbst produziert werden. Aber wie? Für die Nutzung der Sonnenenergie gebe es nur wenig, für Windenergie gar kein Potenzial, sagt Paul Fay, stellvertretender Leiter des städtischen Energiereferats. Aber eine große Stadt wie Frankfurt produziert viel Wärme. Und die bleibe meist ungenutzt. Das soll sich ändern.

Ein erster Schritt war, ein Abwärmekataster zu erstellen, erklärt Umweltdezernentin Rosemarie Heilig (Grüne). Das liegt nun vor und zeigt, wo welche Abwärme entsteht und wo man sie zum Heizen nutzen kann. Drei Aspekte wurden berücksichtigt: Die Abwärme der Industrieparks in Höchst, Griesheim und Fechenheim, jene der Rechenzentren in Frankfurt – und die Wärme der Abwasserkanäle.

Dabei können die Abwasserleitungen der Stadtentwässerung (SEF) rund 25 Megawatt (MW) beitragen, die drei Klärwerke in Sindlingen, Griesheim und Niederrad zusammen 92 MW, die drei genannten Industrieparks knapp 40 MW und die Rechenzentren rund 50 MW. Insgesamt sind das 200 MW. „Damit lassen sich rund 64 000 Privathaushalte heizen. Das sind rund 16 Prozent der Stadt.“ Zum Vergleich: Außer Strom produzieren laut Mainova das Heizkraftwerk am Westhafen 430 MW, das Müllheizkraftwerk Nordweststadt 120 MW und das Heizkraftwerk Niederrad 235 MW Wärme.

Jedoch lässt sich die aus Abwärme gewonnene Energie nicht einfach in bestehende Fernwärmenetze einspeisen, sagt Fay. Denn das benötigt mindestens 70 Grad heißes Wasser – und das gibt es nur im Industriepark Höchst, das 10,7 MW Wärme zwischen 100 und 150 Grad produziert. Die meisten Rechenzentren (siehe nebenstehender Artikel) liefern 35 Grad heißes Wasser, das mit vertretbarem Aufwand auf gut 40 Grad erhitzt werden kann – genug für Nahwärme-, nicht aber für Fernwärmenetze.

Am schwierigsten, aber doch wirtschaftlich zu nutzen ist die Wärme des Frankfurter Abwassers. Das ist das ganze Jahr über relativ konstant zwölf Grad warm, erklärt Wolfram Stodtmeister vom Berliner Büro Eco.S, welches das Kataster erstellt hat. Trotz der niedrigen Temperatur habe das Abwasser in jenen Abschnitten, die mindestens 60 Zentimeter Durchmesser haben, genug Energie für einen Wärmetauscher.

Dabei werden zwei Stahlplatten so auf die Sohle des Kanals gelegt, dass sie ständig unter Wasser sind, erklärt Stodtmeister. Von dort führen zwei Leitungen in das Haus, dass die Abwärme nutzt. Dort entzieht der Wärmetauscher dem Wasser Energie und gibt sie ans Heizsystem ab. „Das funktioniert wie ein Kühlschrank. Der führt mit Hilfe eines Kühlmittels die Wärme von innen nach außen, wo sie über die Kühlrippen an der Rückseite abgegeben wird“, so Stodtmeister. Einziger Unterschied sei, dass beim Kühlschrank das Kühlen das Ziel sei und nicht die Nutzung der Abwärme zum Heizen. Ideal sei das System für Neubauten mit Fußbodenheizung. Für die benötige man nur 40 Grad heißes Wasser, ansonsten mehr als 60 Grad. Der für diesen Temperaturunterschied von der Wärmepumpe benötigte Stromverbrauch mache die Fußbodenheizung deutlich wirtschaftlicher.

Bei großen Gebäuden könne die Technik noch in 400 oder 500 Metern Entfernung vom Kanal wirtschaftlich sein, sagt Stodtmeister. Zwar ist das Verlegen der Leitungen vom Abwasserkanal zum Haus teuer, „dafür müssen Sie aber kein Gas oder einen anderen Brennstoff mehr kaufen“. Und eine Wärmepumpe sei sehr wartungsarm und lange haltbar.

Welche Frankfurter Abwasserkanäle welche Leistung haben, zeigt eine von Eco.S für das Stadtgebiet erstellte Karte, die Teil des Abwärmekatasters ist (siehe oben). Die grünen Gebiete zeigen, wo sich die Nutzung der Wärme aus Abwasser lohnen kann. Praktisch sei, dass das Abwasser durch die vielen Zuflüsse selbst nach der Entnahme von Energie schnell wieder auf zwölf Grad erwärmt werde.

Weit mehr Wärme als das Kanalnetz, nämlich viermal so viel, produzieren zwar die drei städtischen Klärwerke, diese sei aber schwerer zum Heizen zu nutzen, erklärt Sebastian Meyer von der SEF. Denn sie müsse auch zu den Nutzern transportiert werden – und die Kläranlagen lägen meist abseits der Wohngebiete.

Einfacher ist das bei der Wärme, die im Industriepark Höchst anfällt, sagt Paul Fay. Deren Betreiber Infraserv habe großes Interesse daran, diese Wärme zum Heizen von Wohnungen zur Verfügung zu stellen. In Unterliederbach, Zeilsheim und Sindlingen gebe es mehrere Neubaugebiete, die man über drei neue Nahwärmeleitungen versorgen könnte. „Aber nicht nur Neubauten können die Nahwärme nutzen. Es gibt in der Nähe des Industrieparks auch viele bestehende Häuser.“ Mit dem Abwärmekataster stelle die Stadt nun ein gutes Hilfsmittel zur Verfügung, um zu zeigen, wo welche Wärmequelle zum Heizen genutzt werden könne, sagt Fay. Und so gibt er die Empfehlung: „Investoren, schaut auf diese Karten.“

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