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Wasserwirtschaft
Energie sparen, Wärme gewinnen: Forschung für eine effiziente Wasserwirtschaft
Die Wasserwirtschaft gehört zu den kritischen Infrastrukturen und benötigt erhebliche Mengen Energie für die Gewinnung, Aufbereitung und Verteilung von Trinkwasser. Gleichzeitig kann Trinkwasser selbst als Quelle für klimaverträgliche Wärme genutzt werden. Die Forschungsprojekte SmartWaterOpt, WaTsup und WasSERDICHT entwickeln Lösungen, um den Energiebedarf der Wasserwirtschaft zu senken und Trinkwasser als Wärmequelle sicher zu nutzen.
Dabei verfolgt jedes Projekt einen eigenen Ansatz: SmartWaterOpt entwickelt Konzepte für eine energieeffizientere Wassergewinnung, WaTsup schafft technische und hygienische Grundlagen für die Wärmenutzung aus Trinkwasser und WasSERDICHT erprobt entsprechende Konzepte unter realen Bedingungen.
Energiebedarf der Wassergewinnung reduzieren
Ein erhebliches Einsparpotenzial liegt im Betrieb von Brunnen, Pumpen und Wasserwerken. Hier setzt SmartWaterOpt an. Während bisher vor allem Pumpensysteme oder Verteilnetze energetisch optimiert wurden, betrachten die Projektbeteiligten Wasserqualität, verfügbares Grundwasserdargebot und Energiebedarf gemeinsam. Die gemeinsame Betrachtung dieser Faktoren ermöglicht es, die Wassergewinnung künftig energieeffizienter zu gestalten.
Hierfür werden die Daten mithilfe Künstlicher Intelligenz und von Big-Data-Analysen ausgewertet. So wird deutlich, welche Wasserressourcen unter den jeweiligen Bedingungen besonders energieeffizient genutzt werden können, ohne die Versorgungssicherheit zu beeinträchtigen. Auf Basis dieser Analysen sollen Wassergewinnungsanlagen künftig so betrieben werden, dass jederzeit ausreichend Trinkwasser bereitgestellt und gleichzeitig möglichst wenig Energie verbraucht wird. Die Projektergebnisse fließen in Leitfäden und andere Werkzeuge ein. Wasserversorgungsunternehmen und Industriebetriebe mit eigener Wassergewinnung können die darin enthaltenen Handlungsempfehlungen dann aufgreifen, um ihre Anlagen energetisch zu optimieren.
Das Verbundprojekt wird vom IWW Institut für Wasserforschung gemeinsam mit dem Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverband (OOWV) und der Technischen Universität Berlin durchgeführt.
Technische und hygienische Grundlagen der Wärmenutzung aus Trinkwasser
Trinkwassernetze weisen über das Jahr hinweg vergleichsweise stabile Temperaturen auf und gelten daher als potenzielle Quelle für Umweltwärme. Im Forschungsprojekt WaTsup wird untersucht, unter welchen technischen, hygienischen und betrieblichen Bedingungen sich Wärme aus Trinkwasser sicher und wirtschaftlich nutzen lässt.
Dafür werden Fallstudien sowie Pilot- und Bestandsanlagen analysiert und durch Modellierungen ergänzt. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Entwicklung übertragbarer Planungsgrundlagen, technischer Regeln und Handlungsempfehlungen für die Praxis ein. Im Mittelpunkt stehen insbesondere Fragen der technischen Umsetzung, der Trinkwasserhygiene und der Betriebssicherheit.
Am Verbundprojekt beteiligt sind das IWW Institut für Wasserforschung, die Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften sowie die Versorgungsdienstleister Avacon Wasser sowie swb Services. Gemeinsam untersuchen sie die analytische Anlagenüberwachung und Temperaturmodellierung. Darüber hinaus entwickeln sie Konzepte für die technische Auslegung und den Betrieb einer Pilotanlage. Außerdem simulieren sie Quartierslösungen mit Wärme aus Trinkwasser.
Die Ergebnisse sollen wissenschaftliche Grundlagen für die Bewertung des Potenzials der Wärmegewinnung aus Trinkwasser unter unterschiedlichen Bedingungen schaffen. Damit sollen entsprechende Systeme künftig auch über einzelne Pilotprojekte hinaus eingesetzt werden können.
In Borken entsteht eine Versuchsanlage für Wärme aus Trinkwasser
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Im nordrhein-westfälischen Borken planen die Stadtwerke seit mehreren Jahren, das unmittelbar benachbarte Aquarius Freizeitbad mithilfe von Wärme aus dem Trinkwassernetz zu beheizen.
An diesem Standort untersuchen die Forschenden unter realen Bedingungen, wie sich eine kontrollierte Abkühlung des Trinkwassers chemisch, biologisch und insbesondere mikrobiologisch auswirkt. Da dem Trinkwasser für die Wärmenutzung Energie entzogen wird, sinkt seine Temperatur. Während die Auswirkungen steigender Trinkwassertemperaturen bereits gut untersucht sind, ist bislang wenig darüber bekannt, wie sich eine Abkühlung auswirkt.
„Mit WasSERDICHT schließen wir eine wichtige Wissenslücke: Bislang ist kaum untersucht, welche Auswirkungen eine kontrollierte Abkühlung des Trinkwassers auf dessen Qualität hat. Die Ergebnisse sollen zugleich die Grundlage für übertragbare technische Konzepte zur Wärmegewinnung aus Trinkwasser schaffen.“Thomas Raabe, Managing Director, AquaEcology
Während die Forschenden die Auswirkungen einer Abkühlung des Trinkwassers untersuchen, entwickeln die Projektpartner zugleich das technische Gesamtkonzept für eine Versuchsanlage. Sie soll nach aktuellem Stand Anfang 2027 entstehen.
An der Anlage werden technische Konzepte unter realen Bedingungen erprobt. Die Ergebnisse sollen helfen, künftige Wärmeentnahmeanlagen auszulegen. Darüber hinaus entwickeln die Projektpartner ein Konzept für eine skalierbare Wärmeentnahmeanlage, das sich auf andere Wasserversorger und unterschiedliche örtliche Rahmenbedingungen übertragen lassen soll.
Beim Kick-off des Forschungsprojekts WasSERDICHT tauschten sich die Projektpartner über die nächsten Schritte des Verbundprojekts aus.
Die Stadtwerke Borken betreiben die Anlagen, an denen Lösungen zur Nutzung von Wärme aus dem Trinkwassernetz erprobt werden.
Dafür untersuchen sie unter anderem geeignete Wärmepumpentechnik, die Anzahl und Auslegung der Wärmeübertrager sowie den optimalen Ort für die Wärmeentnahme im Wasserwerk. Diese Arbeiten schaffen die Grundlage dafür, die Versuchsanlage zu errichten und anschließend wissenschaftlich zu betreiben.
Zum Verbundprojekt gehören neben den technischen Arbeiten auch Untersuchungen zu chemischen und mikrobiologischen Fragestellungen sowie zu rechtlichen Rahmenbedingungen, Akzeptanz und Kommunikation. Beteiligt sind das Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM), die Fachhochschule Münster, AquaEcology sowie die Stadtwerke Borken. Darüber hinaus arbeitet WasSERDICHT eng mit dem Verbundprojekt WaTsup im thematischen Verbund „Wärme aus Trinkwasser“ zusammen und bezieht Erfahrungen aus anderen europäischen Mitgliedstaaten ein.
„Die technische Machbarkeit ist die grundlegende Voraussetzung. Für eine breite Anwendung braucht es jedoch ebenso die Einbindung von Kommunen und Wasserversorgern, transparente Kommunikation und einen klaren Rechtsrahmen.“Mariana Moreno Kuhnke, Bereichsleiterin Energierecht, IKEM – Institut für Klimaschutz
Das Vorhaben startete im April 2026. Seit dem gemeinsamen Kick-off im Mai treiben die Verbundpartner die Arbeiten an der Versuchsanlage und den begleitenden Forschungsarbeiten voran. (sk)
