Wie Abwasserwärme ein CO2-neutrales Wärmenetz speist

Um das Potenzial lokal verfügbarer Energiequellen voll auszuschöpfen, hat die Kleinstadt ­Bischofszell ihre Wärme­infrastruktur grund­legend neu konzipiert. Die Verantwortlichen entschieden sich für einen Wärmenetzausbau, der auf die kontinuierliche Nutzung von Abwasserwärme (AWN) ausgelegt ist.

Zuverlässige Energiequelle Abwasser

Abwasserwärme gehört zu den am wenigsten verwendeten, aber technisch am zuverlässigsten zu erschließenden Niedertemperaturressourcen im städtischen Raum. Kommunales Abwasser weist über das gesamte Jahr hinweg ein energetisch nutzbares Temperaturniveau auf. Die weitgehend konstanten Werte zwischen 10 °C und 20 °C ermöglichen sowohl eine verlässliche Grundlastversorgung als auch die Unterstützung bei erhöhtem Wärmebedarf, da sie unabhängig von Witterungseinflüssen zur Verfügung stehen.

Im Vergleich zu anderen regenerativen Wärmequellen wie Erdreich oder Außenluft zeichnet sich Abwasserwärme zudem durch eine ausgeprägte Standortnähe aus: Sie fällt unmittelbar dort an, wo Wärme gebraucht wird, so ­etwa in verdichteten Siedlungsräumen, kommunalen Infrastrukturen und im Umfeld größerer Gebäudekomplexe. Dadurch lassen sich Transportverluste minimieren und Netze effizient in bestehende städtische Strukturen integrieren.

Fernwärmelösung zur Erreichung der regionalen Klimaziele

Bischofszell verfolgte früh die strategische Zielsetzung, eine langfristig CO₂-arme, wirtschaftliche und betriebssichere Fernwärmelösung zu schaffen, die vollständig ohne fossile Grundlast auskommt. Ausgangspunkt dafür war die Vision, die Wärmeversorgung bis spätestens 2050 weitgehend klimaneutral auszurichten und damit den kantonalen Energie- und Klimazielen zu entsprechen.

Um dieses Vorhaben zu realisieren, wurde ein interdisziplinäres Konsortium gebildet, bestehend aus der EKT AG als Projektträgerin und Betreiberin, den Technischen Gemeindebetrieben und der Stadt Bischofszell als kommunale Partner, dem Abwasserverband Region Bischofszell als Lieferant der Abwasserwärme sowie der Gemeinde Zihlschlacht-Sitterdorf als zusätzlichem Netzgebiet.

Energiezentrale mit Großwärmepumpe

Zwischen 2022 und 2024 entstand auf dem Areal der ARA Bischofszell eine vollständig neue Energiezentrale, die heute das technische Rückgrat des „Wärmeverbunds Bischofszell Sittertal“ bildet. Kernstück der Anlage ist eine NH₃-Großwärmepumpe mit 1,4 Megawatt, die das Temperaturniveau des Abwassers auf bis zu 70 °C anhebt. Ergänzt wird sie durch zwei großdimensionierte Wärmetauscher, welche die benötigte Abwärme aus dem Abwasser gewinnen, sowie durch drei gasbasierte Spitzenlastkessel, die Redundanz gewährleisten und die Versorgungssicherheit bei winterlichen Lastspitzen sicherstellen.

Die gesamte Anlage wird durch ein intelligentes Steuerungs- und Betriebs­führungssystem unterstützt, das die Netztemperaturen witterungsgeführt ­optimiert. Zusätzlich wird die Abwärme aus dem blockheizkraftwerksgestützten Schlammfaulungsprozess der ARA Bischofszell direkt ins Wärmenetz eingespeist, wodurch sich der Eigenversorgungsgrad weiter erhöht. Im Endausbau erzielt der so aufgestellte Wärmeverbund einen Anteil von über 88 Prozent erneuerbarer Energien und ermöglicht eine jährliche CO₂-Einsparung von mehr als 400 Tonnen.

Maßgeschneiderte Hydrauliklösung für die Regelung

Eine korrekt ausgelegte Systemhydraulik ist zentral für die Effizienz moderner Wärmenetze: Sie stellt sicher, dass die ­Erzeuger zuverlässig in ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden, wodurch sowohl die Leistungszahl der Wärmepumpen als auch die gesamte energetische Performance des Netzes deutlich verbessert werden. Gleichzeitig ermöglicht sie eine klare Trennung und gezielte Führung der unterschiedlichen Temperatur- und Volumenströme, was insbesondere in multivalenten Systemen zu hoher Betriebssicherheit und stabilen Regelprozessen führt.

Vor diesem Hintergrund wurde die Zortea Gebäudetechnik GmbH mit der Entwicklung einer maßgeschneiderten Hydrauliklösung beauftragt. Das Unternehmen verfügt über umfangreiche Erfahrung bei der Auslegung komplexer, multivalenter Wärmeverbünde. Auf Basis dieser Expertise konnte eine Ausführung realisiert werden, die sowohl hydraulisch als auch energetisch exakt auf die Anforderungen des Wärmeverbundes abgestimmt ist.

Das Ergebnis ist ein 60 m³ großer und zwölf Meter hoher H-Zortström, der in einer dreigeschossigen Einbringstruktur installiert wurde und durch seine präzise, mehrstufige Temperaturschichtung eine stabile wie effiziente Betriebsführung des Gesamtsystems ermöglicht.

Die funktionalen Vorteile dieses Systems liegen in der vollständigen hydraulischen Entkopplung von Erzeugern und Verbraucherkreisen, einer besonders stabilen Temperaturschichtung und einem wirkungsvollen Lastmanagement, das optimale Laufzeiten der eingebundenen Erzeuger ermöglicht. Gleichzeitig bleibt das System multivalent offen, sodass zukünftige Energiequellen wie Solarthermie, Geothermie oder industrielle Abwärme ohne strukturelle Anpassungen integriert werden könnten.

Abwasser-Wärmenetz wächst kontinuierlich weiter

Der Wärmeverbund Bischofszell Sittertal ist derzeit für eine Abnahmeleistung von rund 3,3 Megawatt ausgelegt, was einer Versorgungskapazität von etwa 350 Wohneinheiten entspricht. Der Netzausbau erfolgt schrittweise: Nachdem zunächst die Energiezentrale errichtet und das Kernnetz realisiert wurde, folgt in der nächsten Projektphase die Erschließung weiterer Quartiere wie der unteren Altstadt. Parallel dazu werden kontinuierlich kommunale Einrichtungen wie Schulen, Kirchen und Verwaltungsgebäude in das System integriert. Bereits heute ist etwa die Hälfte der verfügbaren Anschlussleistung vergeben, was die hohe Nachfrage nach einer fossilarmen Wärmeversorgung in der Region unterstreicht.

Die gewählte Speicher- und Netzarchitektur wurde so ausgelegt, dass sie zukünftige Verdichtungen, neue Wohnbauentwicklungen oder die Einbindung zusätzlicher Erzeugungsanlagen ohne strukturelle Einschränkungen ermöglicht und sowohl technisch als auch wirtschaftlich weiter wachsen kann.

Nutzung von Abwasser: Auch ein Modell für deutsche Kommunen

Das Schweizer Modell ist auch für Deutschland interessant, da Kommunen seit 2024 im Rahmen der Kommunalen Wärmeplanung verbindliche Transformationspfade zur treibhausgasneutralen Wärmeversorgung entwickeln müssen. Abwasserwärmenetze wie in Bischofszell bieten hierfür entscheidende Vorteile: Die Wärmequelle liegt in kommunaler Verantwortung, die Volumenströme und Temperaturen sind konstant und damit gut planbar, und die Systeme lassen sich wirtschaftlich skalieren – sowohl für einzelne Quartiere als auch für spätere Netzerweiterungen. Hinzu kommen Synergien mit der bestehenden Abwasserinfrastruktur, die CO₂-Reduktionen, Effizienzgewinne und regionale Wertschöpfung ermöglichen.

Gerade in urbanen Räumen mit sinkenden Gebäudelasten gelten solche Niedertemperaturnetze als besonders zukunftsfähig. Energieversorger profitieren von stabilen Laststrukturen, optimierten Netztemperaturen und reduziertem Betriebsaufwand, während Wohnungsunternehmen durch niedrige Betriebskosten, hohe Planungssicherheit und regulatorische Langfristigkeit unterstützt werden.

DER AUTOR: Ing. Christian Zortea ist Geschäftsführer und Leiter Technik bei der Zortea Gebäudetechnik GmbH, Hohenems (A).