Zeitschrift EE
nt 03 | 2021 Energiequelle Abwasser
Europäische Standards zur Wiederverwendung der Ressource Wasser
Das Jahr 2020 war mit 1,6° C über dem Durchschnitt das wärmste Jahr, das jemals in Europa gemessen wurde. Die Sonnenscheindauer erreichte einen neuen Rekord, die Wolkendecke lag auf einem Rekordtief. Hinsichtlich der Niederschlagsmengen lagen wir 2020 europaweit im Durchschnitt, regional gab es jedoch große Unterschiede. Westkontinentaleuropa war mit einer anhaltenden Trockenheit vom Frühjahr bis zum Herbst gekennzeichnet. Es herrschten unterdurchschnittliche Bodenfeuchtebedingungen, der größte Teil Europas wurde von Bodenfeuchtigkeitsdefiziten dominiert (Quelle: Copernicus). Diese klimatischen Verhältnisse führten zu hohen Schäden und Ernteausfällen. Die Schäden durch klimatische Extremereignisse haben zugenommen und belaufen sich laut Berechnungen der Europäischen Kommission (EK) in den letzten Jahrzehnten auf über 100 Milliarden EUR. Internationale Studien gehen davon aus, dass bis zum Ende des 21. Jahrhunderts Süd- und Westeuropa sowie das nördliche Skandinavien eine außergewöhnliche Steigerung von Dürren erleben werden, Zentral- und Osteuropa sowie das südliche Skandinavien werden nur eine mäßige Steigerung erleben [1].
Verordnung zur Wasserwiederverwendung
2020 war auch das Jahr, in dem die Verordnung zur Wasserwiederverwendung [2] im Amtsblatt der Europäischen Union veröffentlicht wurde. Dieser war eine lange Planungs- und Verhandlungsdauer vorangegangen, die ihren Anfang mit einer bereits 2007 veröffentlichten Mitteilung [3] der Europäischen Kommission „Antworten auf die Herausforderung von Wasserknappheit und Dürre in der Europäischen Union“ nahm. Danach folgten die Mitteilungen „Ein Blueprint für den Schutz der europäischen Wasserressourcen“ [4] sowie „Den Kreislauf schließen – Ein Aktionsplan der EU für die Kreislaufwirtschaft“ [5], die zahlreiche Vorschläge zur Förderung der Wasserwiederverwendung enthielten, einer davon war die Ausarbeitung eines Legislativvorschlags für Mindestanforderungen für die Wasserwiederverwendung für Bewässerung und Grundwasseranreicherung. Ergebnis von intensiven und umfassenden Konsultationen war dann die Verordnung „Mindestanforderungen an die Wasserwiederverwendung“, die im letzten Jahr veröffentlicht wurde. Das Thema Wasserwiederverwendung ist in vielen Mitgliedstaaten kein neues Thema. Portugal, Spanien oder Griechenland sind Länder mit einer langen Erfahrung von Dürreperioden und hatten bereits nationale Regelungen. Ziel der gemeinsamen Verordnung soll es jedoch sein, europaweit einheitliche Standards zu haben.
Ziel und Zweck der Verordnung
Der Zweck der Verordnung ist es zu garantieren, dass aufbereitetes Wasser für die landwirtschaftliche Bewässerung sicher ist, und dadurch ein hohes Schutzniveau für die Umwelt und für die Gesundheit von Mensch und Tier zu gewährleisten, die Kreislaufwirtschaft zu fördern, die Anpassung an den Klimawandel zu unterstützen, und zu den Zielen der Richtlinie 2000/60/EG beizutragen, indem dem Problem der Wasserknappheit und dem daraus resultierenden Druck auf die Wasserressourcen in einer unionsweit koordinierten Weise begegnet wird, und damit auch einen Beitrag zum wirksamen Funktionieren des Binnenmarkts zu leisten. Zur Anwendung kommt die Verordnung, wenn kommunale Abwässer für landwirtschaftliche Bewässerung aufbereitet werden. Den Mitgliedstaaten ist es jedoch überlassen, ob sie die Verordnung in ihrem Bundesgebiet anwenden oder aussetzen. Ein Aussetzen ist beispielsweise möglich, wenn aufgrund klimatischer und geografischer Gegebenheiten kein Bedarf besteht.
Handlungsbedarf
Rund ein Drittel des Gebiets der Europäischen Union leidet unter Wasserarmut, was sich in den letzten Jahren aufgrund von steigendem Wasserbedarf in geeigneter Qualität und Klimawandel noch verstärkt hat. Rund ein Viertel der gesamten Süßwasserentnahmen in der EU entfällt auf die Landwirtschaft, in den Mitgliedstaaten von Süd- und Südosteuropa sind es fast 60 Prozent. Dazu kommt noch der Wasserbedarf zur industriellen Nutzung und zur Stadtentwicklung. Die Verfügbarkeit von Wasser ist somit eine Voraussetzung für Wachstum und Wohlstand. Auch indirekte Effekte ergeben sich aus verringerter Wasserverfügbarkeit und steigenden Wassertemperaturen. Zum Beispiel müssen Wasserkraftwerke und thermische Kraftwerke ihre Leistung drosseln, wenn zu wenig Wasser zur Energieerzeugung vorhanden oder die Kühlwassermenge zu gering ist, um die maximal zulässigen Einleitungstemperaturen einzuhalten. Dies führt zu wirtschaftlichen Einbußen der betroffenen Sektoren und Unternehmen.
Inhalte der Wasserverordnung
Die Verordnung regelt die Pflichten der Betreiber von Aufbereitungseinrichtungen, legt Güteklassen von aufbereitetem Wasser und zulässige landwirtschaftliche Verwendungszwecke und Bewässerungsmethoden fest, ebenso wie Anforderungen an die Wasserqualität und deren Überwachung. Die Erzeugung von und Versorgung mit aufbereitetem Wasser ist genehmigungspflichtig und hat durch laufende Vorort-Kontrollen überwacht zu werden. Über die Wiederverwendung von Wasser ist die Öffentlichkeit online oder auf anderem Wege zu informieren, diese Informationen müssen alle zwei Jahre aktualisiert werden. Schwermetalle, Pestizide, Desinfektionsnebenprodukte, Arzneimittel und andere Stoffe, die laut Verordnung zunehmend Anlass zu Besorgnis geben, einschließlich Mikroschadstoffen und Mikroplastik sowie antimikrobielle Resistenzen, sollen nur im Rahmen von zusätzlichen Anforderungen in die Risikoanalyse einbezogen werden, wenn „zusätzliche oder strengere oder zusätzliche und strengere Anforderungen an die Wasserqualität und an die Überwachung“ für die Sicherstellung eines angemessenen Schutzes der Umwelt und der Gesundheit von Mensch und Tier erforderlich und zweckmäßig sind. Bis zum 26. Juni 2028 muss die Europäische Kommission Aussagen darüber treffen, ob die Ausdehnung des Geltungsbereichs dieser Verordnung auf aufbereitetes Wasser für weitere spezielle Zwecke, einschließlich der Wiederverwendung für industrielle Zwecke, sowie auf die indirekte Nutzung von behandeltem Abwasser gerechtfertigt ist.
Fokus Österreich
In Österreich ist derzeit nicht vorgesehen, die Verordnung anzuwenden. Im vorliegenden Entwurf zum nationalen Gewässerbewirtschaftungsplan 2021 wird die Erstellung von österreichweit flächendeckenden Dürrerisikomanagementplänen als nicht notwendig erachtet. Die Maßnahmen wären laut Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMLRT) aber in niederschlagsarmen Regionen mit bereits bestehenden hohen Ausnutzungsgraden der nachhaltig verfügbaren Wasserressourcen durchaus empfehlenswert. Um die Wasserversorgung Österreichs zu monitoren und dauerhaft zu sichern, erstellt das BMLRT federführend die Studie „Wasserschatz Österreich“.
Literatur
[1] Will draught events become more frequent and severe in Europe?, Jonathan Spinoni et al. in https://doi.org/10.1002/joc.5291
[2] VERORDNUNG (EU) 2020/741 DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 25. Mai 2020 über Mindestanforderungen an die Wasserwiederverwendung
[3] KOM(2007) 414
[4] COM(2012) 673
[5] COM(2015) 614
Weiterführende Informationen
https://info.bmlrt.gv.at/themen/wasser.html
https://www.wko.at/service/umwelt-energie/grenzwerte-luft-wasser-emission.html
Autor*innen
Dr.in Adriane Kaufmann LL.M. ist Referentin für Wasser- und Technikrecht in der Abteilung für Umweltund Energiepolitik an der Wirtschaftskammer Österreich.
nt 03 | 2021 Energiequelle Abwasser
Porträt Christian Platzer
Mit 1. Juli 2021 bin ich nun 20 Jahre im Team von AEE INTEC. Zeitgleich mit dem Projektstart des EU-Forschungsprojektes SWAMP (sustainable water management and wastewater purification in tourism facilities) startete mein fixes Angestelltenverhältnis. Zuvor war ich bereits 2 Jahre als freier Mitarbeiter in der Projektabwicklung von Pflanzenkläranlagen tätig. Mit dem Schwerpunkt Wasser- und Abwassermanagement markierte das Projekt SWAMP, neben dem Kernthema Solarthermie, den Anfang eines neuen Forschungsbereiches bei AEE INTEC. Dem Projekt SWAMP folgten weitere spannende Projekte, die mich sehr oft nach Nordafrika führten. Auch hier war das Ziel, Konzepte für das Abwassermanagement auszuarbeiten und angepasste Technologien zu entwickeln, um für kleine Kommunen oder Siedlungen, die nicht an eine zentrale Kläranlage angeschlossen waren, eine ordentliche Abwasserbehandlung sicherzustellen. In sehr trockenen Ländern wie Ägypten, Marokko, Tunesien oder der Türkei war es zudem erstrebenswert, einfache und robuste Verfahren, wie beispielsweise bepflanzte Bodenfilter, einzusetzen, die entsprechend konzipiert eine Wiederverwendung des Wassers in der Landwirtschaft unkompliziert ermöglichen.
Über viele Jahre blieben Pflanzenkläranlagen ein wichtiger Arbeitsschwerpunkt. Im Rahmen meiner Tätigkeit im Technischen Büro von AEE INTEC wurden von mir mehr als 200 Pflanzenkläranlagen in den Bundesländern Kärnten, Steiermark und Burgenland für unterschiedlichste Anwendungen projektiert. Neben meiner beruflichen Tätigkeit bildete ich mich weiter und absolvierte berufsbegleitend den Diplomstudiengang „Wirtschaftsingenieurwesen“ und den Masterstudiengang „Industrial Management“.
Im Team der Gruppe „Wasser & Prozesstechnologien“ erforschen und entwickeln wir neue technologische Lösungen und Konzepte zur Schließung von Wasserkreisläufen und Recycling von Wertstoffen zur Sicherung eines nachhaltigen Umgangs mit der Ressource Wasser. Besonders spannend, aber auch herausfordernd ist es, von Beginn an bei der Entwicklung neuer Technologien, wie beispielsweise dem Membrandestillationsverfahren, mit dabei zu sein. Man hat die Chance, neue Ideen und Lösungsansätze zu erforschen und die Weiterentwicklung einer neuen Technologie voranzutreiben. Besonders motivierend ist es für mich, wenn Entwicklungsarbeit, die im Labor bei AEE INTEC ihren Anfang nahm, in einer innovativen Demonstrationsanlage in einem Industriebetrieb mündet. In diesem Sinne freue ich mich auch weiterhin auf viel Kopfzerbrechen und spannende Projekte.
nt 03 | 2021 Energiequelle Abwasser
Potenziale und Nutzung industrieller Abwärme
Zur Erreichung der Klimaziele im Rahmen der Energiewende müssen nicht nur erneuerbare Energiequellen effizient ins Energiesystem integriert, sondern auch Primärenergieeinsparungen und Energieeffizienzsteigerungen umgesetzt werden. Derzeit wird die Energiewende vor allem stromfokussiert betrachtet, dabei stellt aufgrund der hohen Industrialisierung in Österreich die Nutzung industrieller Abwärmen große Potenziale dar. Diese sind aber noch nicht vollständig erhoben und Rahmenbedingungen unzureichend erforscht, womit sich Hemmnisse zur Umsetzung konkreter Projekte ergeben.
Das Projekt INXS (Industrial Excess Heat) soll dafür Lösungen erarbeiten. Aufbauend auf verfügbaren Erhebungsmethoden sollen Daten erfasst und anhand bereits umgesetzter Projekte gezeigt werden, welches erhebliche Potenzial vorhanden ist und über neue Technologien wie Speicher und Wärmepumpen noch weiter ausgebaut werden kann. Zielsetzung des Projekt ist es, unter Anwendung eines Bottom-Up- sowie eines Top-Down-Ansatzes die industriellen Abwärmepotenziale in Österreich vollständig zu erheben. Anschließend werden die erhobenen Potenziale nach räumlichem Aufkommen, Temperaturniveau der Abwärme sowie zeitlicher Verfügbarkeit und Nutzbarkeit der Abwärme klassifiziert. Um auch die zukünftigen Energiemengen der industriellen Abwärmepotenziale abschätzen zu können, werden neue Prozesse und Produktionssysteme abgebildet, wodurch Aussagen des vorhandenen Potenzials für 2030 und 2040 getroffen werden können. Zur geografischen Verortung wird eine vollständige Landkarte der Abwärmepotenziale und möglicher Wärmesenken erstellt und über eine geeignete Schnittstelle in eine vorhandene GISPlattform (zum Beispiel Heat Atlas) eingebunden, um auch Einspeisungen in Nah- und Fernwärmenetze zu erkennen. Für zeitlich schwankende, industrielle Abwärmen werden Technologie- und Systemoptionen ermittelt. Geschäftsmodelle und Empfehlungen für politische Unterstützungsinstrumente sollen weitere Hemmnisse in der Umsetzung aus dem Weg räumen. INXS wird eine grundlegende Datenbasis für Umsetzungsprojekte zur industriellen Abwärmenutzung bieten und damit aufzeigen, welchen Beitrag die vorhandenen Potenziale zur Klimazielerreichung in Österreich leisten können.
Auftraggeber: Klima- und Energiefonds
Projektpartner: Montanuniversität Leoben - Lehrstuhl für Energieverbundtechnik, AIT-Austrian Institute of Technology, Energieinstitut an der Johannes-Kepler-Universität Linz
Ansprechperson: Dipl.-Ing. Wolfgang Gruber-Glatzl, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
nt 03 | 2021 Energiequelle Abwasser
Absorptionstechnologien als Lösungen für nachhaltige Fernwärme und -kälte
In Österreich werden aktuell mehr als 2,1 Millionen Menschen und zahlreiche Betriebe mittels Fernwärme im Ausmaß von 19 TWh/a an Energie versorgt, wobei Wachstumsraten in diesem Sektor von durchschnittlich 0,8 %/a für die nächsten fünf Jahre prognostiziert werden [1]. Dieser steigende Bedarf wird derzeit durch Investitionen in Netzinfrastruktur und Versorgungseinheiten, sowie durch Steigerung der Gesamteffizienz gedeckt. Gleichzeitig kann aber ein erheblicher Anteil erneuerbarer Wärme und Abwärme aufgrund zu niedriger Temperaturen nicht für diese Netze genutzt werden. Mittels thermisch angetriebener Absorptions-Wärmepumpsysteme könnten diese frei-verfügbaren Wärmepotenziale genutzt werden und somit zu einer weiteren Dekarbonisierung des österreichischen Energiesystems beitragen.
Potenzielle Anwendungsmöglichkeiten nutzen
Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten von Absorptions-Wärmepumpsystemen sind vielfältig und umfassen von der Rauchgaskondensationsanlage in Kraftwerken, der lokalen fernwärmegetriebenen Kälteversorgung, bis hin zur Nutzung von Absorptionswärmetauscher als Fernwärme-Umformer ein breites Spektrum zur Steigerung der Energieeffizienz in der Fernwärme- und/oder Kälteversorgung.
So kann zum Beispiel bei der Rauchgaskondensation das Temperaturniveau der latenten Wärme des Rauchgases auf Fernwärmetemperatur angehoben und damit energetisch genutzt werden. Die Antriebsenergie für die Absorptionsmaschine ist ebenso Wärme auf höherem Temperatur-Niveau und kommt aus dem jeweiligen Kraftwerk selbst. Bei Wärme-Umformstationen kann der Vorlauftemperaturunterschied zwischen Primär- und Sekundärnetz genutzt werden, um den primären Rücklauf unter das Temperaturniveau des sekundären abzukühlen. Derzeit sind diese Anwendungen in Mittel- und Nordeuropa kaum verbreitet, obwohl potenzielle Anlagen am Markt verfügbar wären.
Sinnvolle Anwendungen basierend auf techno-ökonomischer Analyse
Das dreijährige kooperative Forschungsprojekt AbSolut begegnet dieser Herausforderung durch die Entwicklung sinnvoller Integrationskonzepte mit Absorptions-Wärmepumpsystemen als Schlüsselkomponente. Konkrete Anwendungsbeispiele der Energieversorger werden im Detail untersucht. Eine jeweilige techno-ökonomische Analyse liefert dabei eine wissenschaftliche Grundlage für Entscheidungsprozesse, welche die Versorgungsunternehmen zur Bewertung von Anwendungen mit ökologischem Mehrwert heranziehen können. Zusätzlich steht aber auch die Weiterentwicklung von einfach bedienbaren „Engineering-Tools“ im Vordergrund des Forschungsprojektes. Das Aufzeigen von gelungen Integrationskonzepten mit hohem Replikationspotenzial und die Entwicklung einfacher Auslegungswerkzeuge soll zur erhöhten Marktdurchdringung dieser Systeme in Österreich und Europa beitragen.
Auftraggeber: Green Energy Lab
Projektpartner: STEPSAHEAD Energiesysteme GmbH, Wien Energie GmbH, Linz AG, ENGIE Austria GmbH
Ansprechperson: Dipl.-Ing. Gerald Zotter, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Literatur
[1] Energie in Österreich Zahlen, Daten, Fakten. Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW). Wien, 2019.
nt 03 | 2021 Energiequelle Abwasser
Erfolgreiche Österreich – China Kooperation
Exzellenz in der Forschung im Bereich der multifunktionalen Fassaden von Niedrigstenergiegebäuden haben AEE INTEC den Weg zu gemeinsamen F&E Projekten mit dem bevölkerungsreichsten Land der Erde geebnet. Langjähriges Know-how auf diesem Gebiet hat es AEE INTEC gemeinsam mit Bartenbach GmbH und Nussmüller Architekten ermöglicht, bestehende Forschungskooperationen mit der South China University of Technology aus der Provinz Guangdong sowie der China Academy of Building Research, Arup und vier weiteren chinesischen Partner*innen im dreijährigen bilateralen Forschungsprojekt „TechAdZero - Key technologies of adaptive building skins for nearly zero energy high-rise buildings“ zu intensivieren. Das Abkommen zwischen dem Department für Wissenschaft und Technologie der Provinzregierung Guangdong und der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) ermöglicht die Umsetzung kooperativer F&E-Projekte in den beiden Ländern. Die Industrie- und Forschungsregion Provinz Guangdong ist mit rund 108 Millionen Einwohner*innen und 820 Milliarden EUR die BIP-stärkste Region Chinas. Die Hauptstadt Guangzhou ist mit 13 Millionen Einwohner*innen die drittgrößte Stadt nach Shanghai und Peking und ein spannender Markt für österreichische Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Im Projekt werden innovative Technologien für intelligente, adaptive Hochhausfassaden in beiden Ländern kooperativ weiterentwickelt, welche es gestatten, die Eigenschaften hinsichtlich erneuerbarer Energiegewinnung und Transmission von Solarstrahlung, Licht und Luft dynamisch aktiv zu steuern. Ziel ist es, die Energieeffizienz von Hochhausgebäuden durch den Einsatz von intelligenten, aktiv-adaptiven Fassadenelementen zu maximieren.
Markas Headquarter, Bozen, Italien. Foto: Olaf Becker
In Kooperation werden Design-Guidelines für die Entwicklung adaptiver Hochhausfassaden sowie der Nachweis der Leistungsfähigkeit adaptiver Fassadenlösungen durch Simulation und Labortests erstellt. Das Projekt bildet die Grundlage für die weitere Umsetzung im österreichischen Use Case "Post City Linz" und weiteren Use Cases in China.
Die Finanzierung erfolgt durch die Österreichische Forschungsförderungs GmbH und das Guangdong Department for Science & Technology.