Neues fbr-Vorstandsmitglied Dr. Harald Hiessl im Gespräch mit fbr

Dr. Harald Hiessl ist stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) in Karlsruhe. Seine Forschungsarbeiten betreffen im wesentlichen Aspekte einer nachhaltigen Wasserwirtschaft insbesondere urbane Wasserinfrastruktursysteme sowie ressourceneffiziente Technologien, Produkte und Dienstleistungen.

Herr Dr. Hiessl, sind die bestehenden Wasserinfrastruktursysteme zukunftsfähig? 

Um diese Frage zu beantworten, muss man erstmal definieren, was unter Zukunft verstanden wird. Beginnt die Zukunft morgen, in den nächsten 5, 10, 20 oder in 50 Jahre? Ich denke, dass wir unter Berücksichtigung der langen technischen Lebensdauer wesentlicher Komponenten unserer heutigen – konventionellen – Wasserinfrastruktursysteme mindestens die nächsten 50 Jahre in Betracht ziehen müssen. In diesen Zeitraum werden sich in einigen Bereichen die wesentliche Randbedingungen für die Versorgung mit Wasser sowie für die Abwasserentsorgung und für die Stadtentwässerung dramatisch verändern:  

1. Der demographische Wandel wird bis zum Jahr 2050 dazu führen, dass die Bevölkerung in Deutschland von heute 82 Mio. auf voraussichtlich 70 Mio. und weniger Menschen verringern wird. Gleichzeitig wird die Bevölkerung im Durchschnitt wesentlich älter sein und die durchschnittlichen Haushaltsgrößen werden weiter zurückgehen. Diese Entwicklung wird sich auch auf den Wasserbedarf, den Abwasseranfall und die Zusammensetzung des häuslichen Abwassers auswirken.  

2. Hinzukommt, dass sich unser Klima in den nächsten 50 bis 100 Jahren deutlich verändern wird. Die Folge davon wird in vielen Regionen eine Zunahme von kurzen Starkniederschlägen und damit ein erhöhtes Überflutungsrisiko sein. Ebenso werden die Trockenperioden zunehmen, was einhergeht mit einer Veränderung der Sommer- und Winterniederschläge. Dies wird Auswirkungen auf unsere heutigen Abwasserentsorgungssysteme haben. Aber auch unser Wasserbedarf und damit die Anforderungen an die Wasserversorgung wird sich durch die Zunahme der durchschnittlichen Temperaturen verändern.  

3. Das heute bei der Wasserver- wie auch bei der Abwasserentsorgung vorherrschende Wasserinfrastrukturkonzept baut auf räumlich ausgedehnten Rohrleitungsnetzen, Kanalnetzen und zentralen Behandlungsanlagen. Diese zentralen Systemstrukturen bedeuten im Vergleich zu stärker dezentralen Strukturen eine höhere Vulnerabilität hinsichtlich Naturkatastrophen sowie gegenüber vorsätzlichen Angriffen wie beispielsweise Sabotage oder Terrorismus.. Systemische Sicherheitsaspekte bspw. im Zusammenhang mit Wasserinfrastruktursystemen – besonders im Zusammenhang mit der topologischen Struktur der Netze als wesentliche Komponenten – werden heute leider immer noch unzureichend thematisiert.  

Heutige Wasserinfrastruktursysteme nicht mehr zukunftsfähig

4. Auch die Ressourcen- und Energieeffizienz unserer Wasserver- und Abwasserentsorgung ist unzureichend. Lassen Sie mich hierzu zwei Beispiele nennen: ca. 1/3 des gesamten Trinkwasserverbrauchs der Privathaushalte wird für Toilettenspülung und den Transport von Fäkalien durch das Kanalnetz zur Kläranlage verwendet. Unsere Kanalnetze sind im Prinzip „Mischreaktoren“: Sie vermischen Abwässer unterschiedlichster Herkunft – aus Haushalten, aus dem Gewerbe, aus der Industrie mit Regenwasser von Dächern und Straßen oder mit Grundwasser das undichten Kanälen als sogenanntes „Fremdwasser“ zusickert. In den Kläranlagen wird versucht, diese komplexe Mischung verschiedenster Schmutz- und Schadstoffe unter großem Aufwand aus dem Abwasser zu entfernen. Dabei werden heute noch vor allem aerobe biologische Behandlungsprozesse eingesetzt die Energie verbrauchen – anstatt stärker auf anaerobe Prozesse zu setzen, die beim Reinigungsprozess aus den organischen Inhaltsstoffen noch Energie erzeugen.

Die genannten Veränderungen der Randbedingungen gehen einher mit einer deutlichen Veränderung der wirtschaftlichen Randbedingungen unter denen die Kommunen die Wasserinfrastruktursysteme betreiben werden. Aus diesen Gründen, sehe ich unsere heutigen Systeme mit einem Zeithorizont von 50 Jahren und mehr als nicht zukunftsfähig an. 

Welche Rolle könnte die Betriebs- und Regenwassernutzung dabei zukünftig spielen?

Betriebs- und Regenwassernutzung können zur Verbesserung der Wasser-/Energieeffizienz beitragen. Regenwasser könnte aufgrund seiner Reinheit durchaus direkt als Rohwasser für die für höherwertige Nutzungen herangezogen werden. Als Beispiele sei hier nur die Möglichkeit genannt, aus Regenwasser mit geeigneten Aufbereitungsverfahren Trinkwasser zu machen. Ein anderes Beispiel ist die Nutzung von Regenwasser zur Gebäudeklimatisierung. Betriebswasser und besonders das Grauwasser stellt eine bisher nahezu nicht genutzte Wärmequelle dar. Die Rückgewinnung von Wärme aus dem Grauwasser könnte in Gebäuden direkt zur Warmwasserbereitung genutzt werden.

Derzeit konzentrieren sich Politiker und Medien schwerpunktmäßig auf Energiethemen. Brauchen wir uns über nachhaltige ökologische Wassertechnologien in Deutschland keine Gedanken machen?

Energieeffizienz ist zu Recht eines der brennendsten Themen unserer Zeit. Aber wie ich gerade erwähnt habe gibt es eine enge Verbindung zwischen Energie und Wasser und deren jeweiliger effizienter Nutzung.

Lassen Sie mich dies an einigen Beispielen erläutern: Der relative Anteil der in Privathaushalten für Warmwasserbereitung eingesetzten Primärenergie nimmt wegen der zunehmend besseren Wärmestandards der Gebäude zu (heute bereits bei ca. 20%) zu. Eine weitere Steigerung der Energieeffizienz der Wohngebäude wird ohne die Einbeziehung von Wasser nicht möglich sein. Ein anderes Beispiel aus dem Bereich der privaten Haushalte illustriert, wie durch die Verbesserung der Energieeffizienz gleichzeitig auch die Effizienz der Wassernutzung verbessert wird: Die dramatische Senkung des Energieverbrauchs moderner Wasch-/Spülmaschinen konnte nur gelingen, weil die Menge des zu erwärmenden Wassers deutlich reduziert (durch Mehrfachnutzung) wurde. So lag beispielsweise der Wasserverbrauch einer kommerziellen Geschirrspülmaschine im Jahr 1980 noch bei ca. 50 Liter pro Spülgang während heutige Spülmaschinen nur noch ca. 10 Liter pro Spülgang benötigen.

Wärmerückgewinnung aus Grauwasser gewinnt zukünftig an Bedeutung Schließlich möchte ich hier noch auf die schon angesprochene, aber bisher in der Praxis noch kaum umgesetzte Nutzung von (häuslichem) Abwasser als regenerative Energiequelle hinweisen. Wie eine zunehmende Zahl von Pilotprojekten belegen, gewinnt die Wärmerückgewinnung aus Abwasser beziehungsweise Grauwasser an Bedeutung. Abwasser ist aber nicht nur eine Wärmequelle, sondern aufgrund seiner organischen Inhaltsstoffe auch ein chemischer Energieträger. Diese Energie zu Erschließen, erfordert eine Umstellung von aeroben auf anaerobe biologischen Abwasserbehandlungsverfahren bei denen anstatt Energie zu verbrauchen noch Energie in Form von Biogas gewonnen werden kann.

Weltweit dominieren Wasserprobleme die Umweltdiskussion – wie kann ein Beitrag aus Deutschland insbesondere im Bereich innovativer dezentraler Wassertechnologien davon aussehen?

Der Bedarf und die Nachfrage nach Wassertechnologien nehmen weltweit deutlich zu. Der deutsche Anlagenbau hat eine hohe technologische Kompetenz in diesem Bereich und stellt innovative leistungsfähige Verfahren zur Wasseraufbereitung sowie wasser- und energieeffiziente Prozesstechnologie zur Verfügung. Die einzeltechnologische Kompetenz wird auf Dauer zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit nicht ausreichen. Die Kompetenz, Systemlösungen zu konzipieren und umzusetzen wird zunehmend wichtiger. Der Nachweis der Systemkompetenz für die Lösung wasserinfrastruktureller Aufgaben, kann vor allem anhand von Demonstrations- und Pilotprojekten erfolgen. In derartigen Projekten muss gezeigt werden, wie durch moderne Technologien, die eine nachhaltige Wasserwirtschaft, in Siedlungen und im Bereich von Industrie und Gewerbe umgesetzt werden kann. Gerade bei der Umsetzung solcher zukunftsweisender Pilot- und Demonstrationsprojekte, könnten durch die staatliche Forschungs und Entwicklungs-Förderung in Deutschland aber auch durch die Wirtschaft und insbesondere durch die in der Wasserver- und Abwasserentsorgung tätigen Unternehmen erheblich mehr getan werden.

Wie sehen Sie die klassische Entwässerungstechnik? Stehen Sie der bestehenden zentralen Entwässerung kritisch gegenüber?

In Deutschland überwiegt heute im Bereich der Abwasserentsorgung in Kommunen immer noch das Mischsystem mit zentraler aerober Abwasserbehandlung. Dieser Systemansatz ist aus verschiedenen Gründen weder für Deutschland (und andere Industrieländer) noch für Entwicklungsländer zukunftsfähig:

· Die Schwerkraftentwässerung mittels Kanälen ist teuer (sowohl hinsichtlich der Investitions- wie auch der Betriebskosten) und bezüglich seiner Dichtheit kaum überwachbar.

· Das System vermischt Regenwasser, häusliches und gewerbliches Schmutzwasser und verdünnt dies oft noch durch Fremdwasser. Verfahrenstechnisch sind Kanäle nicht nur Transportsysteme sondern Mischreaktoren. Die Folge sind technisch aufwändige, hydraulisch großdimensionierte und damit auch teure Kläranlagen.

· Die konventionellen Systeme sind aufgrund ihrer zentralen Netzstrukturen wenig flexibel und aufgrund der langen technischen Lebensdauer nur in großen Zeiträumen an veränderte Randbedingungen anpassbar.

·  Wie ich oben bereits erwähnt habe, erfordern der demographische Wandel und der Klimawandel eher dezentrale Ansätze, da diese sich wesentlich leichter an sich verändernde Randbedingungen anpassen lassen.

Gibt es Schwerpunkte, die Sie gerne in die Verbandsarbeit der fbr einbringen wollen?

Für meine Arbeit in der fbr sehe ich zwei Schwerpunkte, um die bisher schon sehr erfolgreiche Arbeit der fbr mit weiterzuentwickeln:

1. Stärkung der internationalen Vernetzung mit anderen Fachverbänden, um so auf europäischer wie auch internationaler Ebene eine Bündelung der Kräfte für die Umsetzung nachhaltiger Lösungen zu erreichen.

2. Stärkung des Fokus auf innovative Technologien und systemare Lösungen. Als Beispiel möchte ich die Nutzung von Regenwasser als Rohwasser für hochwertige Nutzungen nennen, was aufgrund neuer Aufbereitungsprozesse wie beispielsweise Membranverfahren und elektrochemischer Verfahren möglich geworden ist. Auch möchte ich die Schnittstelle zwischen Wasser und Energie stärker ins Blickfeld rücken. Fragen der Wärmerückgewinnung aus Abwasser und Grauwasser oder der Nutzung von Regenwasser zur Gebäudeklimatisierung sind Bereiche, die meiner Meinung nach nahtlos in das Profil der fbr passen.

Vielen Dank für das Gespräch.