Wir spülen kostbare thermische Energie in den Abfluss

Wir spülen kostbare thermische Energie in den Abfluss

Jedes Mal, wenn Sie Ihre Toilette spülen oder das Bad leeren, verlieren Sie etwas überraschend Wertvolles: Wärme.

Es braucht viel Energie, um das Wasser zu erwärmen, und große Mengen dieser Energie verschwinden einfach im Abfluss und gehen in der Umwelt verloren. Um 15-30% einer typischen Heizenergierechnung geht das Heizen von Wasser weiter. Die Wiederverwendung dieser "Hitze" wäre eine wirklich einfache Möglichkeit, unser Leben nachhaltiger zu gestalten.

Energie ist überall im städtischen Wasserkreislauf. Wasserwerke nutzen es, um Trinkwasser zu produzieren und es zu Hause an den Wasserhahn zu pumpen. Nach Gebrauch wird das Wasser in die Kanalisation geleitet und in den Kläranlagen gereinigt. Diese Entwässerungs- und Abwasserbehandlungen verbrauchen wieder Energie.

Wasser muss kein enormer Energieverbrauch sein - es könnte sogar eine Netto-Energiefabrik sein. Wir können beispielsweise bereits Biogas aus unseren Abfällen produzieren und damit den „Poo-Bus“ betreiben. unter anderem.

Es braucht etwa zehn Mal mehr Energie, um Wasser zu erhitzen, als es zu pumpen oder nach Gebrauch zu behandeln. Und diese Energie wird normalerweise verschwendet. Schließlich ist heißes Wasser aus Ihrem Wasserhahn normalerweise noch warm, wenn es den Abfluss hinunterfließt und somit Abwasser viel Wärmeenergie enthält.

Die Wiederverwendung dieser Wärme wäre ein einfacher Gewinn für die Umwelt. Es würde den Wasserkreislauf energieeffizienter machen und unseren CO2-Fußabdruck erheblich reduzieren.

Um die Wärme aus unserem Abwasser zurückzugewinnen, brauchen wir zuerst ein Wärmetauscher. Diese Vorrichtung kann einen kalten Wasserstrom neben einem wärmeren leiten, ohne dass sich die beiden Flüssigkeiten vermischen. Stattdessen wird dem warmen Wasser Wärme entzogen und in das kalte Wasser übertragen.


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In einem einfachen Haussystem könnte kaltes Wasser, das in den Duschkopf geht, durch die Wärme von Abfalldusche, Küchen- und Badewasser vorgewärmt werden, was bedeutet, dass wir weniger warmes Wasser verwenden können, um eine komfortable Dusche zu schaffen.

Bei größeren Anlagen kann der Wärmetauscher in das Kanalnetz der Straße eingebaut werden. In diesem Fall ist der kalte Strom ein Umlaufmedium, das die Wärme in eine Wärmepumpe leitet - eine Art Kühlschrank, der umgekehrt arbeitet. Diese Wärmepumpe kann die Wärme mit einer viel höheren Temperatur (um 50 ℃) an einen dritten Wasserstrom abgeben. Dieser heiße Strom kann dann in einem Gebäude zur Raumheizung oder auch wieder für heißes Leitungswasser verwendet werden. Erstens ist es schwierig herauszufinden, wie effektiv die Wärmerückgewinnung wäre, da es äußerst schwierig ist, Durchfluss- und Temperaturmessungen in einem Abwasserkanal durchzuführen. Geräte verstopfen schnell mit festen Abfällen und Haushaltsabfällen. Die verfügbare Wärme in den Abwasserkanälen variiert auch stark von Tag zu Tag oder sogar von Stunde zu Stunde.

Um die Schwierigkeiten bei direkten Messungen zu überwinden, haben wir Computermodelle verwendet, die vorhersagen können, wie viel Wärme in einem Kanalnetz vorhanden ist. Ein Modell, Simdeumuntersucht die Nutzung von Toiletten, Wasserhähnen, Waschmaschinen und anderen Geräten, um abzuschätzen, wie viel Wasser in die Kanalisation gelangen wird - und wie heiß es sein wird. Ein anderes Modell, Sobekberechnet, wie viel Wasser durch das Kanalnetz fließt und wie hoch der Wasserstand im Kanalnetz ist. Wir haben ein zusätzliches Modul entwickelt, das berücksichtigt, wie viel Wärme durch Rohrwände in den umgebenden Boden verloren geht. Diese Modelle funktionieren in der Praxis. Als wir den Wasserverbrauch von Studenten untersuchten, die auf dem Campus der Universität von Bath lebten, stellten wir fest, dass unsere Vorhersagen zu Durchfluss und Temperatur auf Erhebungen basierten, die eng mit Daten aus nahe gelegenen Schächten übereinstimmten.

Aber wir können diese Hitze nur anzapfen, wenn wir herausgefunden haben, wie man sie speichert oder in ein größeres Heizsystem einspeist. Starke tägliche Schwankungen im Wasserverbrauch und die Verzögerung zwischen der Nachfrage nach heißem Wasser, das seinen Höhepunkt bei der morgendlichen Duschzeit erreicht, und seiner Versorgung in den Abwasserkanälen bedeutet, dass die Wiederverwendung von Wärme in kleinem Maßstab unpraktisch bleibt.

All dies ist jedoch bereits in größerem Maßstab möglich. Modellrechnungen in der niederländischen Stadt Almere Die Wärmerückgewinnung aus Abwasserkanälen wurde attraktiv, sobald das Abwasser von 5,000 oder mehr Menschen gesammelt wurde. Ein praktischer Nachweis für verwendete Systeme findet sich in Deutschland, der Schweiz und Skandinavien.Dieser Artikel wurde mit Laura Piccinini im Rahmen ihres Master-Projekts an der EPFL Lausanne verfasst.

Über den Autor

Hoffmann JanJan Hofman, Professor für Wasserwissenschaften und -technik. Seine persönlichen Forschungsinteressen sind Nachhaltige Wasserwirtschaft, Herkunft, Verbleib und Minderung von Schadstoffen wie Pharmaka oder Nanopartikeln in Wasser, Gewinnung von Wärmeenergie aus Wasser und Abwasser, Rückgewinnung von Reststoffen aus der Abwasser- und Wasseraufbereitung sowie Upscaling von Anwendungen der Nanotechnologie zur Wasseraufbereitung.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch

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