Pilotprojekt:

Lübeck nutzt Wärme aus Abwasserkanal

LÜBECK, 17.11.2015 – Die Hansestadt Lübeck denkt an die Zukunft: Ganz neu ist in der Ratzeburger Allee ein ca. 540 m langer Schmutzwasserkanal-Abschnitt. Seine Abwasserwärme wird künftig zur Beheizung von 233 Wohneinheiten genutzt.
 

Von Christel Flittner, Jürgen Schneider (beide Steinzeug-Keramo GmbH) und Liane Hilgendorf (Entsorgungsbetriebe Lübeck)
 

Steinzeug-Vortriebsrohr an der Startbaugrube
Von der Startbaugrube mit einem Durchmesser von 3.200 mm wurden in einer Tiefe von 8 m und über eine Gesamtstrecke von 540 m in einer Wechsellagerung von Ton, Schluff und fließenden Sanden Steinzeug-Vortriebsrohre der Nennweite DN 800 vorgetrieben. | Foto: Steinzeug-Keramo GmbH
 
Im Frühjahr dieses Jahres wurde in der Ratzeburger Allee (Lübeck-St. Jürgen) der letzte Leitungsabschnitt der Stadt, der noch Mischwasser führte, getrennt. Dazu gaben die Entsorgungsbetriebe Lübeck (EBL) den Auftrag, eine ca. 540 m lange neue Schmutzwasserleitung im Mikrotunnelverfahren herzustellen. Der bestehende Mischwasserkanal (gemauertes Eiprofil DN 1130/1700) aus dem Jahr 1931 soll im Nachgang saniert und anschließend zum größten Teil als Regenwasserkanal genutzt werden.
 

Gemeinsam Energie effizient nutzen

„Wohnquartier für Jung und Alt“ heißt ein großes Bauprojekt des Lübecker Bauvereins (LBV) – ebenfalls in der Ratzeburger Allee. Die hier Anfang der 1950er Jahre beidseitig der Straße errichteten Wohngebäude mit insgesamt 233 Genossenschaftswohnungen sollen sukzessive durch zeitgemäße Neubauten ersetzt werden.
Für beide Seiten, EBL und LBV, ist das die Gelegenheit, eine Richtlinie kommunalen Handelns umzusetzen: Energie einzusparen und effizient einzusetzen. Mit der Umstellung des letzten Mischwasserkanalabschnitts in der Ratzeburger Allee auf ein Trennsystem durch den Neubau des Schmutzwasserkanals und mit der parallelen Errichtung der Ersatzneubauten wurde eine gemeinsam entwickelte Idee realisiert: die Versorgung der 230 neu geschaffenen Wohneinheiten mit Wärme aus Abwasser. Auf diesem „gemeinsamen“ Abschnitt haben Wärmeerzeuger und -nutzer schnell zueinander gefunden.
 

Schwierige Randbedingungen

Das Projekt stellt allein durch seine schwierigen Randbedingungen höchste Ansprüche an die Verantwortlichen und setzt eine kompetente, vorausschauende und kompromissbereite Bauleitung voraus. Die vierspurige, stark befahrene Ratzeburger Allee bedarf einer gesonderten Verkehrslenkung unter Beachtung der Belange von Feuerwehr, Polizei, Stadtverkehr, Straßenverkehrsbehörde etc. Zwei aktive Baustellen mit entsprechender Einrichtungsfläche, mit Lieferverkehr und Baugroßgeräten für den Hoch- und Tiefbau erfordern ebenfalls ein ausgezeichnetes Management.
Bereits während der Planungsphase verlangte die Verkehrsführung mit je zwei stadtauswärts- und -einwärts führenden Spuren für die Bauzeit höchste Aufmerksamkeit. Ein hinzugezogener Verkehrsplaner, der die aktuellen Belange aller Beteiligten zusammenführte, konnte mit der Straßenverkehrsbehörde eine Einigung erzielen, die auf der Forderung beruhte, möglichst kurze Baufeldlängen zu schaffen.
Die Auflagen wurden in den Verkehrsführungsplänen in einzelnen Phasen dargestellt und gaben räumliche und zeitliche Einschränkungen für die Ausdehnung der Baustelle vor.
Daher war es bereits im Vorfeld eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, die Taktung der Baustelle so abzustimmen, dass gleichzeitig laufende Bauarbeiten für den Häuserbau und im Baufeld der Kanalbaumaßnahme ungehindert umgesetzt werden konnten.
Einbau der Hausanschlussleitung
Parallel zum Bau des Hauptsammlers DN 800 in 8 m Tiefe erfolgte in 3 m Tiefe der Einbau der Hausanschlussleitung mit Steinzeug-Vortriebsrohren DN 250. Angewandt wurde dazu ebenfalls das Mikrotunnelverfahren, allerdings mit Schneckenförderung, System Soltau. | Foto: Steinzeug-Keramo GmbH
 

Mikrotunnelverfahren in 8 m und 3 m Tiefe

Mit dem ersten von insgesamt sechs geplanten Bauabschnitten (Start im Herbst 2014), entstehen zurzeit die ersten Ersatzneubauten mit 36 Genossenschaftswohnungen und mit ihnen auch der Neubau des Schmutzwasserkanals.
Aufgrund der öffentlichen Ausschreibung der Kanalbaumaßnahme durch die Entsorgungsbetriebe Lübeck startete im April 2015 die Arbeitsgemeinschaft Baugesellschaft Bergemann-Gräper mbH & Co. KG, Lübeck, die Gebr. Echterhoff GmbH & Co KG, Hamburg, und die interra Microtunnelbau GmbH, Crimmitschau, mit den Einbauarbeiten der Abwasserrohre.
Mit einer vorgegebenen Tiefenlage von 8 m (Lage des alten Mischwasserkanals, gemauertes Eiprofil DN 1130/1700) kam nur das unterirdische Vortriebsverfahren in Frage. Die Verkehrssituation und der vorhandene Baumbestand spielten für diese Entscheidung nur eine untergeordnete Rolle. Die Entscheidung für die Verwendung von Steinzeug-Vortriebsrohren fällte die EBL aus zwei Gründen: Robustheit und Nachhaltigkeit des Werkstoffs.
 

540 m Steinzeug-Vortriebsrohre DN 800

Von der Startbaugrube mit einem Durchmesser von 3.200 mm wurden in einer Tiefe von 8,00 m und über eine Gesamtstrecke von 540 m in einer Wechsellagerung von Ton, Schluff und fließenden Sanden Steinzeug-Vortriebsrohre der Nennweite DN 800 vorgetrieben. Dazu kam das Mikrotunnelverfahren mit Spülförderung bei gleichzeitig vollflächigem Bodenabbau mit einer AVN 800 der Herrenknecht AG zum Einsatz. Die ersten beiden Haltungslängen, in denen laut Plan auf einer Länge von jeweils ca. 40 m die Wärmetauscher später installiert werden sollten, betrugen 110 m und 112 m.
Ohne Probleme „arbeiteten“ sich die Steinzeugrohre durch den anstehenden Baugrund und erreichten genau nach Plan die Zielbaugrube. Sowohl die Startbaugrube DN 3200 als auch die Zielbaugrube DN 2600, beide als Absenkschächte hergestellt, wurden nach Beendigung der Vortriebsarbeiten zu Einstiegsschächten umgebaut.
Parallel zum Bau dieses Hauptsammlers DN 800 in 8 m Tiefe erfolgte in 3 m Tiefe der Einbau der Hausanschlussleitung mit Steinzeug-Vortriebsrohren DN 250. Angewandt wurde dazu ebenfalls das Mikrotunnelverfahren, allerdings mit Schneckenförderung, System Soltau.
Grafik Therm-Liner
Im Prinzip ist der Therm-Liner ein doppelschaliger Druckbehälter aus Edelstahl. Die Wärmetauscheroberfläche wird vollflächig vom warmen Abwasser überströmt; der Wärmetauscher selbst wird von einer Flüssigkeit, in der Regel Wasser, durchströmt. Dem warmen Abwasser wird so Energie entzogen. Das gewonnene Temperaturniveau wird mittels Wärmepumpe in eine nutzbare Energieleistung umgesetzt. | Grafik: Uhrig
 

40 Jahre Nutzungsdauer

Die Rahmenbedingungen für ein solches Projekt waren erfüllt: Die von der EBL berechnete Abwassermenge für die Auslegung der Wärmetauscher beträgt 78 l/sec, die berechnete Entzugsleistung im Kanal liegt bei 110 kW, die Wärmepumpenleistung ist mit 147 kW berechnet.
Mitte Juli – die entsprechenden Abschnitte des neuen Schmutzwasserkanals DN 800 waren fertig – wurden 65 Therm-Liner-Module Form B Variante Halbschale in der Kanalsohle montiert. Da sich die Neubebauung der 233 Wohneinheiten zu beiden Seiten der Ratzeburger Allee erstreckt und somit zwei Heizzentralen notwendig sind, verteilen sich auch entsprechend die Therm-Liner-Module auf zwei Kanalstrecken: eine 30 m lange und eine 37 m lange Strecke. Eingebunden wird das Therm-Liner-System in eine sogenannte bivalente Auslegung, d.h. der Grundlastbedarf wird über die Wärmepumpe abgedeckt, der Spitzenlastbedarf über einen anderen Energieträger.
Die Gesamtkosten (Kanalbau und Wärmetauschersystem) betragen rund 3,5 Millionen Euro. Im Sinne der Nachhaltigkeit eine gute Investition. Die Nutzungsdauer des Wärmetauschersystems beträgt rund 40 Jahre, die eingebaute Steinzeugrohrleitung hat eine Nutzungsdauer von rund 100 Jahren. Die Kombination nachhaltiger Werkstoffe mit Zukunft – eine Entscheidung mit Weitblick.
Montage der Therm-Liner-Module

Nach Fertigstellung der Abschnitte des neuen Schmutzwasserkanals DN 800 wurden 65 Therm-Liner-Module Form B Variante Halbschale in der Kanalsohle montiert. | Foto: Entsorgungsbetriebe Lübeck