Von Andreas Lorenz-Meyer
In den kommenden Wochen wird Abwasserwärme zum Bestandteil der Duisburger Wärmeversorgung. Dann geht die neue innovative Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (iKWK) an der Kläranlage der Wirtschaftsbetriebe Duisburg in Huckingen in Betrieb. Zwei 1,9-Megawatt-Großwärmepumpen übertragen die Restwärme des bereits geklärten Abwassers und speisen es ins Fernwärmenetz ein. Maximale Jahresproduktion: 32 Gigawattstunden (GWh).
Neben dem Abwasserwärmemodul gehören zwei BHKWs und ein Elektrokessel im Stadtteil Hochfeld zur Gesamtanlage. Sie kostet rund 27 Millionen Euro und wird über das KWK-Gesetz gefördert. 2021 hatten die Stadtwerke Duisburg bei der iKWK-Ausschreibung den Zuschlag für ihr Gebot erhalten.
Warum Abwasserwärme als Teil der iKWK-Anlage?
"Die Nutzung der Restwärme aus der Kläranlage eignet sich hervorragend, da eine Anbindung an das Fernwärmenetz technisch problemlos möglich war", so Andreas Gutschek, Vorstand Infrastruktur und Digitalisierung bei den Stadtwerken Duisburg. Zudem seien dauerhaft ausreichend Wärme-liefernde Abwassermengen zu erwarten, da die Kläranlage die Abwässer von rund 100.000 Duisburger Haushalten bearbeitet. Solarwärme war nicht in Frage gekommen, da die Installation leistungsfähiger Solarthermie-Anlagen im dicht besiedelten Duisburg komplex ist. Und Tiefengeothermie wird gerade erst geprüft.
Mit der iKWK-Anlage gehen die Stadtwerke einen ersten Schritt im Bereich Abwasserwärme. Ob weitere Projekte folgen, lasse sich zum jetzigen Zeitpunkt nicht sagen, so Gutschek, aber Abwasserwärme sei in jedem Fall ein wichtiger Baustein der Wärmewende. Den Wärmepumpen-Technologien käme dabei eine wichtige Rolle zu, weil sie flexibel einsetzbar sind und eben nicht nur zur Abwasserwärmenutzung. Im Stadtteil Wedau zum Beispiel läuft ein weiteres Projekt, bei dem die Abwärme von einem Rechenzentrum kommt.
Konstant und kalkulierbar
Auch das oberbayerische Pfaffenhofen an der Ilm nutzt künftig Abwasserwärme, jedoch in einem anderen organisatorischen und finanziellen Rahmen. In direkter Nachbarschaft zur Kläranlage errichtet die Potsdamer Firma Danpower das neue Heizkraftwerk Nord, das in der zweiten Jahreshälfte 2026 starten soll. Zwei Großwärmepumpen speisen die dem Abwasser entzogene Wärmeenergie ins Heizkraftwerk ein. Zusätzlich wandelt die Anlage gasförmige Brennstoffe in Wärme um. Danpower, das im Süden der Stadt bereits ein Biomasseheizkraftwerk betreibt, übernimmt Planung, Bau und Betrieb des Heizkraftwerks, finanziert es vollständig und trägt somit das ganze Investitionskostenrisiko.
"Im Vertrag ist die verbindliche Nutzung von Ökostrom für die Großwärmepumpen sowie die Berücksichtigung unserer kommunalen Klimaziele festgeschrieben." Thomas Wiringer, Vorstand der Stadtwerke Pfaffenhofen
Der Stadtrat hatte den Kooperationsvertrag zwischen den Stadtwerken als Betreiber der Kläranlage und Danpower im April genehmigt. Er regelt die Entnahme und Rückführung des Abwassers zur thermischen Nutzung durch das Unternehmen sowie die technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen. "Im Vertrag ist die verbindliche Nutzung von Ökostrom für die Großwärmepumpen sowie die Berücksichtigung unserer kommunalen Klimaziele festgeschrieben", so Stadtwerke-Vorstand Thomas Wiringer. "Das hilft uns, die angestrebte Klimaneutralität bis 2035 zu erreichen."
Wärmewende kommunal mitentscheiden
Die im Heizkraftwerk installierten Großwärmepumpen produzieren rund 11 GWh pro Jahr. Der jährliche Wärmeaustrag der Gesamtanlage liegt bei 22 GWh. Zu den Abnehmern zählen industrielle Großbetriebe, Gewerbebetriebe, Schulen, Schwimmbäder und das Krankenhaus sowie Privatkunden mit Mehr- und Einfamilienhäusern. Pfaffenhofens Gesamtwärmeverbrauch lag 2021 bei rund 364 GWh. Solche Mengen in Zukunft erneuerbar zu produzieren, gelingt nicht im Alleingang, ordnet Wiringer ein. Kleinere Stadtwerke bräuchten starke Partner – finanziell, technisch und gesellschaftlich. "Nur so schaffen wir die Transformation und können die Eckpfeiler des Zukunftsprojekts Wärmewende kommunal mitentscheiden." das Wärmeversorgungs- und Contractingunternehmen sei der ideale Partner, weil es das Fernwärmenetz im Norden der Stadt betreibt und die Verteilung der erzeugten Wärmemengen gleich mitübernimmt.
Wiringer hält Abwasserwärme auch deswegen für strategisch wichtig, weil sie exakt zu den regionalen Rahmenbedingungen passt. "Unsere Geologie eignet sich nicht für tiefe Geothermie. Zudem besitzen wir in Pfaffenhofen nur ein begrenztes Potential industrieller Abwärmequellen. So war es naheliegend, dass wir die derzeit einzig schnell verfügbare Wärmequelle in Nutzung bringen." Als kurzfristiger Umsatzgarant ist die Technologie nicht gedacht, der Vorteil läge in der Stabilität und Planbarkeit. Die Wärmequelle Abwasser stehe zuverlässig zur Verfügung, unabhängig von Wetter, Tageszeit oder Marktpreisen. Sie lasse sich auch für quartiersbezogene Versorgungskonzepte nutzen– eine kalkulierbare und risikoarme Form der Wärmegewinnung, die auch einen kleinen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit des kommunalen Wärmemixes leiste. Nicht zu vernachlässigen ist der ökologische Nutzen: Indem man dem Abwasser Wärme entziehe, senke man seine Temperatur um 8 Grad Celsius. Dadurch erwärme das Abwasser die Ilm nicht mehr, wovon das Ökosystem Fluss profitiere.
Für mehr Akzeptanz sorgen
Bei der jetzigen Kooperation kommt den Stadtwerken das bestehende Danpower-Wärmenetz zugute, das sukzessive erweitert wird. Das nahe Gewerbegebiet mit Großabnehmern aus der Pharma-Industrie, die einen hohen Bedarf an zusätzlichen Wärmemengen haben, ist auch ein Vorteil. "Aber auch, wenn die Bedingungen nicht so günstig sind, müssen wir es in Zukunft schaffen, beim Ausbau von Nahwärmenetzen ausreichend Abnehmer zu finden", merkt Wiringer an. In Pfaffenhofen sei die Teilnahmequote bei neuen Netzen zuletzt niedrig gewesen. Diese Zurückhaltung erschwere es, Projekte wirtschaftlich tragfähig umzusetzen. Daher sei es wichtig, die Vorteile der erneuerbaren Nahwärme immer wieder klar zu kommunizieren, frühzeitig in den Dialog mit potenziellen Kunden zu treten und so Vertrauen aufzubauen. Die Wärmewende brauche mehr Akzeptanz in der Bevölkerung.
