Nahwärme aus Abwasser

Im Stuttgarter Norden entwickelt sich seit den frühen 2010er-Jahren ein neues Stadtquartier mit dem Namen Neckarpark. Auf den Flächen des ehemaligen Güterbahnhofs, die die Landeshauptstadt Stuttgart im Jahr 2000 erwarb, entsteht ein urbanes Gefüge aus Wohnen, Arbeiten, Bildung und Kultur. Das Gesamtgebiet umfasst rund 22 Hektar, geplant sind 850 Wohneinheiten für rund 2.000 Menschen. Neben den Themen bezahlbarer Wohnraum, umweltfreundliche Mobilität, Gestaltung von attraktiven Freiflächen und Klimaschutz gehört auch die Entwicklung eines verantwortungsbewussten Energiekonzepts zu den angestrebten Zielen des Projekts. Die Wärmeversorgung soll demnach zu einem Großteil aus lokal verfügbaren Energien gespeist werden. Wichtiger Bestandteil dieses Energiekonzepts ist die Nutzung von Abwasser als Hauptenergiequelle für die Wärmeversorgung.

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Begleitendes Forschungsprojekt

Das begleitende Forschungsprojekt Nahwärme aus Abwasser zur Versorgung eines Niedrigstenergie-Stadtquartiers, modellhafte Umsetzung im Neckarpark startete im Mai 2013 – durchgeführt als Verbundvorhaben der Landeshauptstadt Stuttgart und des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP. Ein ausführlicher Abschlussbericht, der die Arbeiten beider Verbundpartner zusammenfasst, und ein Leitfaden mit gewonnenen Erkenntnissen für zukünftige Vorhaben (siehe Surftipps) sind in der Projektlaufzeit bis Ende Juni 2025 entstanden und Anfang 2026 veröffentlicht worden. Gefördert wurde das Forschungsprojekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

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Effizientes Energiekonzept

Das Forschungsvorhaben befasst sich mit der großmaßstäblichen Nutzung von Abwasserwärme auf Quartiersebene. Die für das Quartier benötigte Wärme wird einem nahegelegenen Abwasserkanal entzogen und über Wärmepumpen erhitzt. Die Wärme wird dabei über einen sogenannten Rinnenwärmetauscher aus dem Hauptwasserkanal gewonnen, mit den Wärmepumpen auf ein höheres Temperaturniveau angehoben und über ein Nahwärmenetz an die Gebäude verteilt. Im Zuge des Projekts wurde der Hauptabwasserkanal in Teilen neu verlegt, was den Einbau des Wärmetauschers erleichterte. Das ursprüngliche Ziel, die Wärmeversorgung einzig über Abwasserwärme und Wärmepumpen sicherzustellen, konnte allerdings nicht erreicht werden. Die im Verlauf der Projektplanung und -umsetzung zunehmende Verdichtung des Stadtquartiers sowie der daraus resultierende, deutlich über den Planungsannahmen liegende Trinkwarmwasserbedarf führten zu einer Anpassung und Erweiterung des Energiekonzepts um Blockheizkraftwerke und Spitzenlastkessel. Die Heizzentrale ist in der Quartiersgarage untergebracht.

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Die Effizienz des Energiekonzepts kann mit einem reduzierten Heizwärmebedarf durch erhöhte Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz verbessert werden. So wurde die Bauherrschaft von Beginn an verpflichtet, die gesetzlichen energetischen Anforderungen an Neubauten signifikant zu unterschreiten.

Fazit

Im Abschlussbericht heißt es:
„Entscheidend für den Projekterfolg sind die frühzeitige Integration des Energiekonzepts in die städtebauliche Planung, die Festlegung ambitionierter und verbindlicher energetischer Vorgaben für Gebäude, eine enge Verzahnung von Gebäude- und Versorgungskonzept, eine flexible und modulare Anlagenkonzeption sowie eine kontinuierliche Begleitung des Betriebs durch Monitoring und Betriebsoptimierung. Die Ergebnisse belegen, dass Abwasserwärme insbesondere in dicht bebauten Stadtgebieten ein erhebliches, bislang vielfach ungenutztes Potenzial besitzt und in Kombination mit Niedertemperaturwärmenetzen und Wärmepumpentechnologie einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung leisten kann.“

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.ibp.fraunhofer.de > Abschlussbericht und Leitfaden