Technische Umsetzung und Bewertung von Maßnahmen zum nachhaltigen Umgang mit Energie und Wasser (TP05)

Hintergrund

Unser TP kümmert sich um den nachhaltigen Umgang mit Energie und Wasser. Hier geht es um alternative Nutzungen von Abwassersystemen als Energieträger – also, ob sie als Nahwärmeleiter taugen. Außerdem untersuchen wir, wie man bei Starkregen die schlecht handhabbaren großen Mengen an Regenwasser schon vor dem (Niederschlags-)Ereignis so planen kann, dass sie über Zisternen aufgefangen werden können. Und schließlich wollen wir wissen, wie stark Schadstoffe aus Dämmstoffen in die Umwelt gewaschen werden.

Uns interessiert

Das deutsche Abwassersystem ist sehr gut ausgebaut und eignet sich theoretisch sehr gut, um überschüssige Abwärme, die in einem Stadtgebiet anfällt, dorthin zu transportieren, wo sie fehlt. Wir wollen wissen: wie gut verwendbar sind Abwassersysteme als Nahwärmeleiter?

Desweiteren nimmt die Häufigkeit von Starkregenereignissen aufgrund des Klimawandels in den letzten Jahren immer stärker zu. Dabei halten aber die Trockenphasen länger an. So werden Kanalisationen und Gewässer bei Starkregen immer häufiger überlastet. Hier untersuchen wir, wie Haushaltszisternen eingesetzt werden können, die sich über Wetterdaten und Wetterprognose dynamisch steuern lassen und so diese Überlastungen mindern.

Der dritte Teil unseres TP dreht sich um die Problematik neuer Wärmedämmverordnungen: Außenhüllen von Gebäuden werden stärker als bisher mit Polymermaterialien ausgerüstet. Das heißt auch, dass Gebäudedämmungen mehr Biozide, Flammschutzmittel und andere organische Wirkstoffe enthalten. Starkregenereignisse werden in Zukunft eine große Rolle spielen, wenn es um die Auswaschung solcher Substanzen von Gebäuden geht. Wir wollen wissen, in welchem Maß diese geschieht - und welche Gefahren für die Gewässer der umliegenden Region damit einher gehen

So packen wir es an

A- Abwasser
Erster Schritt Richtung Wärmenutzung des Abwassersystems ist das Erfassen aller bislang gelaufenen großtechnischen Untersuchungen zu diesem Thema. Hier arbeiten wir mit einer umfangreichen Literaturstudie. Anschließend prüfen wir, ob diese Technik in den Sommermonaten auch zur Kühlung eingesetzt werden kann. Natürlich müssen auch hier wieder rechtliche, betriebswirtschaftliche und auch betriebliche Fragen berücksichtigt werden. Da sich die Temperatur in den Kanälen durch die Abwärme erhöht, ist es möglich, dass sich die Lebensdauer dieser Kanäle verkürzt: das liegt an der dann verstärkten biochemischen Belastung der Rohrwerkstoffe. Wir arbeiten im kleinen Maßstab im Labor und an wenigen Häusern vor Ort. Unsere Ergebnisse vergleichen wir dann mit großräumigeren Untersuchungen, um sie auf mehrere 10.000 Einwohner übertragen zu können. Die Standorte der Probenahme werden derzeit noch festgelegt.

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Nutzung von Abwasserkanälen als Nahwärmeleiter (TP05 A)
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B - Starkregen
So soll es funktionieren: entsprechend den Wetterdaten entleert sich die Zisterne vor einem Starkregenereignis weitestgehend und schafft so ein maximales Auffangvolumen für den anfallenden Regen, ohne die Nutzenfunktion für den angeschlossenen Haushalt zu mindern. Und so arbeiten wir daran: zunächst bauen wir einen Prototyp der Zisterne für den Einsatz im kleinen Maßstab und betreiben ihn für ein Jahr – unter Testbedingungen. Die Realität wird dann nach diesem Probelauf getestet, wenn fünf weitere Zisternen in einem größeren Einzugsgebiet und über längere Zeit ihre Leistung und Funktionsweise zeigen sollen.

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Neue Strategie zur Regenwasserspeicherung durch „intelligente“ Steuerung dezentraler Zisternen (TP05 B)
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C - Dämmung
Zuerst wollen wir Auswaschungen organischer Substanzen aus Dämmsystemen mengenmäßig erfassen. Dann wollen wir verstehen, wie es dazu kommt, dass diese Stoffe aus den Oberflächen herausgelöst werden. Schließlich sollen Maßnahmen entwickelt werden, die diese Mobilisierung vermindern – im Wassermanagement und bei den Baumaterialien. Unsere Studien nutzen z.B. so genannte Marker, die im Labor zeigen, welche Materialien in welchem Maße organische Substanzen abgeben. So können wir Vorhersagen über künftige Verläufe vom Gebäude zum Gewässer treffen. Wir wollen verstehen, ob der erste, starke Regen mehr auswäscht als der nachfolgende. Schließlich ist es auch wichtig, abzuschätzen, ob die gelösten organischen Substanzen in Gewässern kritische Grenzen (Wirkschwellen) überschreiten werden. Wir nehmen Stichproben vor und analysieren bereits vorhandene Daten zur Toxikologie. Um die giftige Wirkung einzelner Stoffe und Gemische besser zu verstehen, werden wir ihre Dosis-Wirkungs-Beziehungen untersuchen und nach der Wasserrahmenrichtlinie bewerten.

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Eintrag von Spurenstoffen durch niederschlagsbedingte Auswaschungen von gedämmten Gebäudefassaden in Gewässer (TP05 C)
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In Zusammenarbeit mit

C - Emschergenosssenschaft/Lippeverband

TP07, TP08 liefert klimarelevante Daten über den Niederschlag im Beprobungsgebiet (Bottrop), TP12 gibt Auskunft zu rechtlichen Fragestellungen hinsichtlich der ausgewaschenen Markersubstanzen.

Bearbeiter und Kontakt

A/B - Fachgebiet Siedlungswasser- und Abfallwirtschaft, Universität Duisburg-Essen
Dr-Ing. Thorsten Mietzel, thorsten.mietzel@uni-due.de

C - Abteilung Instrumentelle Analytische Chemie, Universität Duisburg-Essen
Prof. Dr. Torsten Schmidt, torsten.schmidt@uni-due.de