Thermal Energy from Drinking Water : Opportunities for Water Utilities to Use Aquathermal Potentials - A Case Study of Hanover
Diese Arbeit zeigt die technischen und regulatorischen Standards verschiedener Länder für Systeme, die thermische Energie aus Trinkwasser (TED) nutzen. Die Literatur zu TED und das Know-how aus bestehenden Projekten werden auf eine Fallstudie aus Hannover angewendet. Technische Standards für TED-Systeme existieren und sind in der Schweiz, den Niederlanden, Dänemark und Deutschland ähnlich, aber die Gesetzgebung variiert. Die deutsche Gesetzgebung ist die einzige, die TED im Trinkwasserverteilungsnetz (DWDN) verbietet und die Nutzung auf die Wasseraufbereitungsanlage beschränkt. Der Einfluss von TED auf das Trinkwassernetz wird voraussichtlich gering sein. In den meisten Simulationen beträgt der Bedarf an Nacherwärmung im weiteren Trinkwassernetz weniger als 5 % der gewonnenen Energie. Die Temperaturabsenkungen führen zu einer besseren Trinkwasserhygiene. Untersuchungen zeigen, dass TED zu Kühlzwecken, was mit einem lokalen Temperaturanstieg im Trinkwassernetz verbunden ist, auch möglich ist, wenn das Trinkwasser nicht gechlort ist. Bestehende Projekte zeigen verschiedene Möglichkeiten auf, Wärme und Kälte aus Trinkwasser zu gewinnen, um einzelne Gebäude oder Wärmenetze zu versorgen. Die Projekte übertreffen das in früheren Studien angenommene technologische Potenzial. Die Ergebnisse werden in einer Fallstudie auf die Stadt Hannover angewendet. Das theoretische Potenzial von TED kann bis zu 5,9 % des regionalen Wärmebedarfs decken. Diese Energiemenge entspricht mehr als 30 % des aktuellen Fernwärmebedarfs in Hannover. Ein spezielles Szenario wird für den Flughafen Hannover untersucht. Die nahe gelegene Trinkwasser-Zubringerleitung ist theoretisch in der Lage den Heiz- und Kühlbedarf aller Terminals mehrfach zu decken. Bei Anwendung auf Terminal C sinkt die lokale Trinkwassertemperatur um durchschnittlich 0,2 °C, während maximal 1,7 MW Wärmeenergie genutzt wird. Die simulierte Wärmepumpe hat eine JAZ von 5. Die Investitionskosten werden voraussichtlich niedriger sein als bei ähnlich effizienten Erdwärmepumpen.
This thesis shows the technical and regulative standards from various countries for systems that use thermal energy from drinking water (TED). The literature on TED and the know-how from existing projects are applied to a case study of Hanover. Technical standards for TED systems exist and are similar in Switzerland, the Netherlands, Denmark and Germany but the legislation varies. The German legislation is the only one that prohibits TED in the drinking water distribution network (DWDN) and limits use to the water treatment plant. The influence of TED on the DWDN is expected to be low. In most simulations the reheating demand in the further DWDN is less than 5 % of the extracted energy. The temperature decreases result in a better drinking water hygiene. Research shows that TED for cooling purposes, which raises temperatures in the DWDN, is also possible if the drinking water is unchlorinated. Existing projects display various possibilities of extracting heat and cold out of drinking water to supply individual buildings or heat networks. The projects exceed the technological potential assumed in previous studies. The results are applied in a case study of Hanover. The theoretical potential of TED can cover up to 5.9 % of the regional heat demand. This energy amount is more than 30 % of the current district heating demand in Hanover. A specific scenario for the Hanover airport is examined. The transmission line nearby is theoretically able to cover the heating and cooling demand of all terminals multiple times. Applied to terminal C the local temperature of the drinking water decreases by 0.2 °C on average, while a maximum of 1.7 MW thermal energy is supplied. The simulated heat pump has a SPF of 5. The investment costs are predicted to be lower than for similarly efficient ground source heat pumps.
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