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Modellierung der Verteilung ungenutzter industrieller und gewerblicher Abwärme über die Abwasserkanalisation

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[Quelle: https://d-nb.info]

Im Rahmen der Weltklimakonferenz in Paris 2015 haben 197 Staaten ein gemeinsames Abkommen getroffen, das die Begrenzung der Erderwärmung um maximal 1,5 Grad Celsius vorsieht. Dieses gemeinsame Ziel ist jedoch nur durch eine massive Verringerung des Treibhausgasausstoßes zu erreichen. Dabei bietet insbesondere der Wärmebereich ein großes Potential, den Ausstoß von Treibhausgasen signifikant zu senken. Entsprechend notwendig sind Technologien und Ansätze, die zu einer Reduzierung des Treibhausgasausstoßes führen. Ein Ansatz könnte die Verwendung bislang ungenutzter industrieller bzw. gewerblicher Abwärme sein, indem diese gezielt auf den bestehenden Abwasservolumenstrom übertragen wird. Somit wird die Abwassertemperatur maßvoll angehoben, ohne dabei die Abwassermenge zu verändern. Stromabwärts kann das gezielt erwärmte Abwasser vom Nutzer über die etablierte Technik einer Abwasserwärmenutzungsanlage entnommen werden. Ziel dieser Arbeit ist es, diesen Ansatz weitergehend zu untersuchen und die Chancen und Risiken der Verteilung und Verwendung bislang ungenutzter industrieller und gewerblicher Abwärme über die bestehende Kanalisation aufzuzeigen und zu modellieren. Dazu werden biologische, chemische und physikalische Einwirkungen und deren Auswirkungen auf den Kanalbetrieb und die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage analysiert. Die sich daraus ergebenden Einflüsse auf den Kanalbetrieb, die Kanalsubstanz, den Wärmetransport und die folgende Wärmeentnahme sind im Modell berücksichtigt. Folglich ermöglicht das Modell - in Abhängigkeit von den vorliegenden Rahmenbedingungen – eine Aussage, ob eine auftretende Sulfidproblematik (Bildung von Schwefelwasserstoff) wahrscheinlich ist, wie hoch die Wärmeverluste über die Fließstrecke sind und wie viel Wärme letztlich dem Nutzer zur Verfügung gestellt werden kann. Abschließend wird das im Rahmen dieser Dissertation entwickelte Modell zur Modellierung der Verteilung ungenutzter industrieller und gewerblicher Abwärme über die Abwasserkanalisation an einem Beispiel angewendet. Es kann dabei gezeigt werden, dass dieser Ansatz der (Ab)Wärmeverteilung über die bestehende Abwasserinfrastruktur sowohl für die Industrie als auch für den Nutzer einer Abwasserwärmenutzungsanlage vorteilhaft ist. Durch die industrielle bzw. gewerbliche Kühlung über die bestehende Abwasserinfrastruktur wird die Temperatur dieser Wärmequelle (Abwasser) der nachfolgenden Abwasserwärmenutzungsanlage erhöht, wodurch die Effizienz gesteigert werden kann. Somit wird der Ausstoß von Treibhausgasen sowohl auf Seiten der (Ab)Wärmequelle als auch der Wärmesenke reduziert, wodurch dieser Ansatz einen Baustein zum Erreichen der Klimaschutzziele darstellen kann.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Roland Koenigsdorff
Oberflächennahe Geothermie für Gebäude
Grundlagen und Anwendungen zukunftsfähiger Heizung und Kühlung
2011, 323 S., 132 Abb., 40 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Unabhängig von Tages- und Jahreszeit oder Klimabedingungen, steht die Erdwärme immer zur Verfügung. Wie sie in Wohngebäuden, Nichtwohngebäuden und in der Industrie genutzt werden kann, beschreibt dieses Buch. Grundlegendes zur geothermischen Energienutzung, zu Wärme- und Kältemaschinen, Gebäude- und Systemtechnik sowie das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten, werden ausführlich behandelt und liefern fundierte Einblicke in die Systemzusammenhänge. Projektbeispiele und Betriebserfahrungen verdeutlichen das Erläuterte und dessen Umsetzung in die Praxis. Der Autor befasst sich mit Rechen-, Simulations- und Auslegungsverfahren und dem erforderlichen Schutz des Grundwassers und des Untergrundes. Darüber hinaus kann die Wirtschaftlichkeit von geothermischen Systemen bewertet werden. Des Weiteren werden Informationen zu Genehmigungen und zur praktischen Planung von Geothermieanlagen geliefert.

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Rolf-Michael Lüking, Gerd Hauser
Die thermische Konditionierung von Gebäuden im Kontext eines zukünftigen Energieversorgungssystems
2011, 72 S., farb. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Verringerung der Nutzung fossiler Energieträger zur thermischen Konditionierung von Gebäuden kommt eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Klimaschutzziele und der Sicherung der Energieversorgung zu. In der vorliegenden Studie zeigen die Autoren auf, dass eine isolierte Betrachtung von Gebäuden hierfür nicht ausreicht. Erst durch die radikale Interpretation von Gebäuden als Bestandteile des gesamten Energieversorgungssystems lassen sich die anstehenden Herausforderungen meistern.

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DWA-Themen, April 2010. Energiepotenziale in der deutschen Wasserwirtschaft - Schwerpunkt Abwasser
DWA-Themen
2010, 146 S., 32 Abb., 15 Tab.,

 

 

Die Wasserwirtschaft ist einerseits Energieverbraucher, leistet andererseits aber auch einen Beitrag zur regenerativen Energiegewinnung z.B. durch Wasserkraft oder energetische Nutzung von Klärschlamm. Diese Potenziale waren aber bislang nicht systematisch untersucht. Es wurde deshalb eine Studie zum Beitrag der Wasserwirtschaft in den Bereichen Energieeinsparung, Erhöhung der Energieeffizienz und Einsatz erneuerbarer Energien mit dem Schwerpunkt Abwasser durchgeführt. Die Ergebnisse sind praxistauglich aufbereitet und anhand von Beispielen, die Multiplikatoraspekte beinhalten, für die Fachwelt im Themenband zusammengefasst. Das Projekt wurde in drei Stufen durchgeführt: Stufe I - Ermittlung des Status-Quo und möglicher Potenziale basierend auf einer Literaturstudie, Stufe II - Überprüfung der in Stufe I ermittelten Daten am Beispiel der Abwasserbehandlung und Stufe III - Ermittlung innovativer und verallgemeinerbarer Beispielprojekte zum ressourcenschonenden und nachhaltigen Umgang mit Energie in der Abwasserbehandlung. Die Ergebnisse des Projektes zeigen, dass die Wasserwirtschaft einen nachhaltigen Beitrag zur Energieversorgung leistet und wesentliche Ausbauoptionen bestehen.

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Forschungsberichte

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Dieter Baum, Heinz Klewe
Oertliche Energieversorgungskonzepte. Tl.2. Begleitdokumentation der Realisierungsphase in Wuppertal
1986, 190 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Begleitdokumentation gliedert sich in zwei Teile, wobei der erste den Aufbau und die Umsetzung des Energieversorgungskonzeptes in Wuppertal zum Inhalt hat. Einleitend wird die Stadt mit ihren siedlungsstrukturellen Merkmalen, ihren stadtentwicklungspolitischen Zielvorstellungen, ihrer bestehenden Energieversorgung und mit ihrer Konzeption fuer eine zukuenftige Energieversorgung vorgestellt. Die anschliessende Chronologie der beiden Modellprojekte fuehrt in zeitlicher Abfolge die Ereignisse auf und gibt Auskunft, in welcher Vielzahl groessere und kleinere Arbeitsschritte notwendig waren, um unter den gegebenen Wuppertaler Bedingungen ein Energieversorgungskonzept aufzubauen und die beiden quartiersbezogenen Projekte aus der Planungs- in die Realisierungsphase ueberzuleiten. In den der Chronologie folgenden Kapiteln drei und vier werden die Projekte - soweit bisher moeglich - detailliert in ihrer technischen Konzeption und Ausfuehrung sowie in ihrer inhaltlichen Ausrichtung dargestellt. Fragen der Organisation und Abstimmung zwischen Stadtverwaltung und Energieversorgungsunternehmen sowie der internen Verwaltungskoordination und Aufgabenverteilung sind Gegenstand des fuenften Kapitels. Im zweiten Teil dieser Begleitdokumentation werden die Ergebnisse aus der Untersuchung entsprechend den bereits vorgestellten zentralen Fragestellungen als Ergebnisschwerpunkt gegliedert und formuliert.

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K. Biasin, K. Leisen
Kleinschwimmhalle Schwalmtal. Ergebnisse messtechnischer Untersuchungen zur rationellen Energieverwendung. Abschlußbericht
Titel des Kurzberichts: Hallenbad in Schwalmtal. Energ durch Wärmerückgewinnung und Umweltenergienutzung.
1986, 102 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Energieverbrauch eines Hallenbades kann durch den Einbau von Abwaerme und Umweltwaerme nutzenden Anlagen auf 40 % des entsprechenden Verbrauchs eines konventionell ausgestatteten Hallenbades gesenkt werden. Diese Aussage ist das Ergebnis der messtechnischen Untersuchung im Hallenbad von Schwalmtal, die im Auftrag des BMFT und er Kommission der EG in den Jahren 1983 bis 1985 durchgefuehrt wurde. Das Bad hat eine Beckenoberflaeche von 270 qm und verbrauchte im Betriebsjahr 1985 543 MWh elektrische Energie und 127 MWh Waerme von einem Heizkessel. Vier verschiedenartige Einzelanlagen bilden den Kern der energietechnischen Konzeption des Bades: 1. Eine Anlage zum Waermerueckgewinn aus Dusch-, Becken- und Filterspuelwasser, 2. Eine Anlage zum Waermerueckgewinn aus der Abluft der Schwimmhalle und Duschraeume, 3. Drei Anlagen zum Waermerueckgewinn aus der Fortluft der Nebenraeume, 4. Eine Waermepumpenanlage mit Energieabsorber zum Gewinn von Umweltwaerme. Die Konzeption ist sehr einfach auf bestehende und neu zu errichtende Hallenbaeder uebertragbar. Mit ihr wird der heute uebliche hohe Heizoel- und Erdgasverbrauch nahezu vollstaendig durch rueckgewonnene Waerme, Umweltwaerme und das Waermeaequivalent der eingesetzten elektrischen Energie zum Betrieb konzeptionstragenden Anlagen ersetzt. Im Abschlussbericht werden die einzelnen Anlagen beschrieben, die Ergebnisse der messtechnischen Untersuchungen zusammengefasst und die Anlagen wirtschaftlich bewertet. (-z-)

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Rainer Friedrich, Thomas Mueller, Rudi Wartmann
Energie und Umwelt. Grundlagen zur Entwicklung oertlicher und regionaler Energieversorgungskonzepte. Region Schwarzwald-Baar-Heuberg
1985, 120 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem vorliegenden Bericht werden Ansaetze und Vorschlaege erarbeitet, wie die Energieversorgung in der Region Schwarzwald-Baar-Heuberg weiterentwickelt werden kann. Damit sollen den Entscheidungstraegern bzw. Verbrauchern in der Region konkrete ortsbezogene Entscheidungshilfen an die Hand gegeben werden, aus denen hervorgeht, welche Optionen zur Versorgung in Frage kommen und welche Vor- und Nachteile diese Optionen haben. Es wurde bewusst darauf verzichtet, unter den Alternativen eine "optimale" auszuwaehlen, da dies von der subjektiven Wichtung der verschiedenen energiepolitischen Ziele und daher von der subjektiven Praeferenzstruktur der Entscheidungstraeger abhaengt. Vielmehr sollen die Entscheidenden befaehigt werden, ihre Entscheidungen bei genauer Kenntnis aller Alternativen und deren Vor- und Nachteile selbst treffen zu koennen. Neben den Moeglichkeiten der Energieversorgung wurden auch die Moeglichkeiten zur Energieeinsparung untersucht. Ein Schwerpunkt wurde auf die Berechnung der Emissionswirkungen der verschiedenen Optionen gelegt. (-z-)

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Rainer Friedrich, Thomas Mueller, Rudi Wartmann
Energie und Umwelt. Grundlagen zur Entwicklung oertlicher und regionaler Energieversorgungskonzepte. Region Bodensee-Oberschwaben
1985, 120 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem vorliegenden Bericht werden Ansaetze und Vorschlaege erarbeitet, wie die Energieversorgung in der Region Bodensee-Oberschwaben weiterentwickelt werden kann. Damit sollen den Entscheidungstraegern bzw. Verbrauchern in der Region konkrete ortsbezogene Entscheidungshilfen an die Hand gegeben werden, aus denen hervorgeht, welche Optionen zur Versorgung in Frage kommen und welche Vor- und Nachteile diese Optionen haben. Es wurde bewusst darauf verzichtet, unter den Alternativen eine "optimale" auszuwaehlen, da dies von der subjektiven Wichtung der verschiedenen energiepolitischen Ziele und daher von der subjektiven Praeferenzstruktur der Entscheidungstraeger abhaengt. Vielmehr sollen die Entscheidenden befaehigt werden, ihre Entscheidungen bei genauer Kenntnis aller Alternativen und deren Vor- und Nachteile selbst treffen zu koennen. Neben den Moeglichkeiten der Energieversorgung wurden auch die Moeglichkeiten zur Energieeinsparung untersucht. Ein Schwerpunkt wurde auf die Berechnung der Emissionswirkungen der verschiedenen Optionen gelegt. (-y-)

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Rainer Friedrich, Thomas Mueller, Rudi Wartmann
Energie und Umwelt. Grundlagen zur Entwicklung oertlicher und regionaler Energieversorungskonzepte
1985, 131 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem vorliegenden Bericht werden Ansaetze und Vorschlaege erarbeitet, wie die Energieversorgung in der Region Franken weiterentwickelt werden kann. Damit sollen den Entscheidungstraegern bzw. Verbrauchern in der Region konkrete ortsbezogene Entscheidungshilfen an die Hand gegeben werden, aus denen hervorgeht, welche Optionen zur Versorgung in Frage kommen und welche Vor- und Nachteile diese Optionen haben. Es wurde bewusst darauf verzichtet, unter den Alternativen eine "optimale" auszuwaehlen, da dies von der subjektiven Wichtung der verschiedenen energiepolitischen Ziele und daher von der subjektiven Praeferenzstruktur der Entscheidungstraeger abhaengt. Vielmehr sollen die Entscheidenden befaehigt werden, ihre Entscheidungen bei genauer Kenntnis aller Alternativen und deren Vor- und Nachteile selbst treffen zu koennen. Neben den Moeglichkeiten der Energieversorgung wurden auch die Moeglichkeiten zur Energieeinsparung untersucht. Ein Schwerpunkt wurde auf die Berechnung der Emissionswirkungen der verschiedenen Optionen gelegt. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

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Hunziker, Christian
Auf dem Weg zur klimaneutralen Stadt. Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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Urbansky, Frank
Wärmewende: Was wird gefördert? Bundesförderung für effiziente Gebäude. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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Hartwig, Holger
Urbane Wärmewende nimmt Fahrt auf. Wärmenetze im Quartier. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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Lehmkuhl, Volker
Holzbau auf dem Vormarsch? Serielle Sanierung. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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Urbansky, Frank
Tiefe Geothermie für den Wohnungsbau. Energieversorgung. (kostenlos)
DW Die Wohnungswirtschaft, 2021

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