Klimaschutz durch regionalen Wärmekreislauf: Das Beispiel Kettwig
Zweck und Vision
Die Energiewende braucht nicht nur große Infrastrukturprojekte, sondern vor allem intelligente, lokale Lösungen. In Essen-Kettwig und Umgebung liegt eine solche Chance direkt vor unseren Augen: Die Nähe von Wasserwerk, Kläranlage und Biogasanlage ermöglicht einen regionalen Wärmekreislauf, der nicht nur Energie spart, sondern auch CO₂-Emissionen reduziert und Versorgungssicherheit erhöht. Dieses Konzept soll beispielgebend für andere Regionen werden.
Regionale Gegebenheiten
- Wasserwerk Essen-Kettwig vor der Brücke: Versorgt unter anderem Velbert, Wülfrath, Heiligenhaus und Teile von Ratingen mit Trinkwasser.
- Kläranlage Essen-Kettwig: Reinigt das Abwasser von rund 100.000 Einwohnerwerten aus Kettwig, Werden und perspektivisch auch aus Teilen von Heiligenhaus und Velbert.
- BioEnergie Ruhrtal: Produziert aus Speiseresten, Pferde- und Schweinemist Biomethan, das in das Netz der Stadtwerke Essen eingespeist wird. Zusätzlich wird ein Nahwärmenetz, u. a. für Schloss Hugenpoet, betrieben.
Die Entfernung zwischen Kläranlage und Wasserwerk beträgt lediglich rund 1000 m – ideale Voraussetzungen für energetische Synergien.
Technisches Konzept: Der Wärmekreislauf
- Abwasserwärme-Rückgewinnung:
- Die Kläranlage gewinnt Wärme aus dem gereinigten Abwasser, idealerweise bevor dieses in die Ruhr eingeleitet wird.
- Die Natur bekommt so im Winter die „kalte Schulter“ der Wärmepumpe gezeigt: Das Abwasser gelangt kälter in die Vorfluter, was ökologische Vorteile haben kann – z. B. geringere Störung der natürlichen Gewässerökologie.
- Wasser-Vorwärmung im Winter:
- Diese Wärme wird über eine unterirdische Leitung dem Wasserwerk zugeführt, um dort im Winter das Trinkwasser vorzuwärmen. Dadurch benötigen Haushaltswärmepumpen weniger elektrische Energie für das Aufheizen.
- Trinkwasserseitige Effizienzsteigerung:
- Das Wasserwerk nutzt die zugeführte Wärme zur Einspeisung „vorgewärmten“ Wassers ins Netz.
- Biogaserzeugung als Rückhalt im Winter:
- Die Biogasanlage wird ganzjährig betrieben. Die Nutzung des erzeugten Biogases (Strom und/oder Wärme) soll jedoch vorwiegend im Winter erfolgen, wenn Strom- und Wärmebedarf besonders hoch sind. Die erzeugte Energie wird dezentral genutzt – z. B. über Blockheizkraftwerke oder Einspeisung ins Nahwärmenetz., wenn Strom und Wärmebedarf hoch sind. Die erzeugte Energie (Strom und/oder Wärme) wird dezentral genutzt – z. B. über Blockheizkraftwerke oder Einspeisung ins Nahwärmenetz.
- Sommerbetrieb mit Wärmepumpen und Stromüberschüssen:
- Im Sommer übernehmen kleinere Wärmepumpen die Warmwasserbereitung. Dies entlastet die Biogasanlage und erlaubt ihren flexiblen Einsatz im Winter.
- Konditionierung und Einspeisung des Biomethans:
- Das Biomethan wird auf Erdgasqualität gebracht und ins bestehende Netz eingespeist.
Ergänzung: Saisonale Speicher und hybride Energieversorgung
Die Idee eines Wärmekreislaufs wird um eine gezielte Sommer-Winter-Balance ergänzt. Dabei wird vorsichtig mit dem Thema Wärmespeicherung umgegangen, da dies zusätzliche technische und wirtschaftliche Herausforderungen mit sich bringt.
- Lastverschiebung durch Hybridbetrieb:
- Im Sommer erzeugte Wärme (z. B. durch Wärmepumpen, Solarthermie oder Prozesswärme) kann kurzfristig in Pufferspeichern zwischengespeichert werden. Ziel ist es nicht, monatelange Wärmespeicherung zu betreiben, sondern Lastspitzen abzufedern und Betriebszeiten zu entzerren.
- Biogas-Flexbetrieb im Winter:
- Durch optimierte Betriebsführung steht Biogas vor allem in der Heizperiode bereit. Dadurch entsteht ein verlässlicher Rückhalt bei geringer Solarleistung und erhöhtem Wärmebedarf.
- Wärmepumpenentlastung durch vorgewärmtes Trinkwasser:
- Eine ganzjährige Energieeffizienzsteigerung wird erreicht, wenn Haushalte im Winter bereits auf vorgewärmtes Trinkwasser zugreifen können. So sinkt der Strombedarf der Wärmepumpen signifikant.
- Dezentrale Resilienz:
- Die Kombination aus Wärmepumpe, Biogasnutzung und Wärme aus Abwasser schafft ein widerstandsfähiges Versorgungssystem.
Vorteile und Nutzen
- CO₂-Einsparung durch Energieeffizienz und Nutzung regenerativer Quellen
- Entlastung der Stromnetze im Winter durch gezielten Biogaseinsatz
- Reduzierte Heizkosten durch niedrigere Stromverbräuche bei Wärmepumpen
- Vorbild für kommunale Sektorenkopplung im kleinen Maßstab
- Nutzung vorhandener Infrastrukturen (Abwasser, Wasser, Biogas, Strom)
Partnerstruktur: Der „Wärmepakt Kettwig“
Ein Zusammenschluss lokaler Akteure wird etabliert, um Planung, Umsetzung und Betrieb zu koordinieren:
- Stadtwerke Essen (Strom, Gas, Fernwärme)
- BioEnergie Ruhrtal (Biogasanlage, Nahwärme)
- Ruhrwasserwerk Essen-Kettwig (Trinkwasserversorgung)
- Kläranlage Essen-Kettwig (Abwasser und Wärmequelle)
- Kommunen: Essen, Velbert, Wülfrath, Heiligenhaus, Ratingen
- Wissenschaftliche Begleitung (z. B. Hochschule Ruhr West, Fraunhofer IEG)
Nächste Schritte
- Gemeinsame Machbarkeitsstudie durch alle Beteiligten
- Fördermittelprüfung (z. B. Bundesförderung effiziente Wärmenetze, NRW-Programme)
- Öffentlichkeitsarbeit und Einbindung der Bevölkerung
- Entwicklung eines Wärmepumpen-Förderprogramms für Haushalte
- Aufbau einer Koordinationsstelle („Wärmepakt Kettwig“)
Fazit und Ausblick
Kettwig bietet ideale Voraussetzungen für eine neu gedachte Wärmeversorgung. Durch die intelligente Kopplung von Abwasserwärme, Trinkwassererwärmung, Biogas, Strom und Wärmepumpen entsteht ein Modellprojekt für Klimaschutz mit regionaler Verankerung.
Die vorsichtige Integration von Wärmespeichern, der gezielte Winterbetrieb von Biogasanlagen und die saisonale Optimierung durch Hybridversorgung machen das Konzept wirtschaftlich wie ökologisch zukunftsfähig. Kettwig könnte so zum Blaupausen-Beispiel für viele andere Städte und Regionen werden – aus der Region, für die Region.
| Revision: 1 | Erstellt/Geändert: | Geprüft: | Freigegeben: | Gültig ab: |
| Datum: | 11.05.2025 | 11.05.2025 | 11.05.2025 | 11.05.2025 |
| Unterschrift: | Beauftragter/ChatGPT | Aufsichtsrat | Vorstand | Beauftragter |