i.WET ist ein praxisnahes Konzept zur Wärme- und Wasserwiederverwendung, das einen naturnahen urbanen Wasserkreislauf fördert und sich durch eine verbesserte Energiebilanz im Vergleich zu einer konventionellen Wasserinfrastruktur auszeichnet. Es wurde am Fraunhofer ISI im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts TWIST++ entwickelt.
Im Konzept i.WET werden wenig belastete Teilströme wie Grau- und Regenwasser aus dem kommunalen Abwasser ausgekoppelt. Diese Teilströme können zur Wärmerückgewinnung genutzt werden, um die Energieeffizienz zu steigern und/oder, je nach Verschmutzungsgrad und Aufbereitungsaufwand, für weitere Zwecke erneut im Haushalt genutzt werden. Wasser, das nicht im Haushalt wiederverwertet wird, fließt in die sogenannte Energieallee, einen als Bodenfilter gestalteten Grünstreifen, der auch als Straßenbegleitgrün dienen und Straßenablaufwasser aufnehmen kann.
So fördert i.WET einen naturnahen urbanen Wasserkreislauf, dient als Barriere für Nähr- und Schadstoffe, verbessert die Ressourceneffizienz bietet darüber hinaus weitere Ökosystemdienstleistungen zur Aufwertung der urbanen Landschaft an.
Der Weg hin zu nachhaltigen und widerstandsfähigen Städten erfordert auf vielen Ebenen neue Ansätze, so auch bei der infrastrukturellen Ausstattung. Infrastrukturen stellen die Grundversorgung einer Gesellschaft sicher und sie wirken auf Ressourcenverbrauch sowie Umwelt- und damit Lebensqualität. Durch die großen Wandelprozesse wie Klima, Demografie, technischem und gesellschaftlichem Wandel unterliegen Infrastrukturen einem hohen Anpassungsdruck. Gerade bei leitungsgebundenen, langlebigen Systemen wie den Wasserinfrastrukturen führt dies zu großen technischen und ökonomischen Herausforderungen.
Die Wasserinfrastruktur in deutschen Städten steht vor großen Herausforderungen: Der Klimawandel führt zu mehr Starkregenereignissen und veränderten Niederschlagsmustern, der demographische Wandel zu einer anderen Bevölkerungsstruktur und zunehmende Rohstoffknappheit zur Notwendigkeit, die Ressourceneffizienz zu verbessern. Die Wasserinfrastruktur muss an diese neuen Bedingungen angepasst werden.
Die Transition der Wasserinfrastrukturen hin zu resilienten, ressourcenschonenden Systemen, mit denen flexibler auf Anpassungsbedarfe reagiert werden kann, erfordert Konzepte, die sich sukzessive in den Bestand einfügen lassen. Außerdem sollten sie auch als Hybride mit konventionellen Systemkomponenten, die bestehen bleiben oder angepasst werden, kompatibel alle Aufgaben erfüllen.
Als Antwort auf die beschriebenen Herausforderungen (Klimawandel, demographischer Wandel, technischer und gesellschaftlicher Wandel) wurde am Fraunhofer ISI im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts TWIST++ das i.WET-Konzept (integriertes Wasser-Energie-Transitionskonzept) entwickelt. Die zentrale Neuheit dieses Ansatzes liegt in der innovativen Kombination zweier komplementärer, sich ergänzender Wasserwiederverwertungswege zu einem praxisnahen Gesamtkonzept mit hoher Nachhaltigkeit und Flexibilität.
i.WET basiert auf der selektiven Auskopplung wenig belasteter Teilströme aus dem kommunalen Abwasser – Grauwasser, Regenwasser und gegebenenfalls Straßenablauf –, bevor diese miteinander vermischt werden. Diese separate Behandlung ermöglicht eine optimierte, bedarfsgerechte Aufbereitung bei gleichzeitig minimiertem Aufwand.
Der »blaue« Wiederverwertungsweg kombiniert erprobte, im kommunalen Kontext bisher aber wenig verbreitete Einzeltechniken wie Regenwassernutzung, Grauwasser-Recycling und Wärmerückgewinnung aus Grauwasser, um eine kontinuierliche Verfügbarkeit von Betriebswasser sowie Wärmeenergie zu gewährleisten.
Der »grüne« Pfad nutzt naturnahe Module, um die urbane Landschaft als »Grüne Infrastruktur« funktional einzubinden. Zentrales Element ist hierbei die sogenannte Energie- oder i.WET-Allee, eine Kombination aus einem bepflanzten Bodenfilter und einem Ableitungselement. Die i.WET-Allee besteht aus einem nach unten abgedichteten, mehrschichtig aufgebauten Bodenkörper. Überschüssiges Grau- und Regenwasser sowie Straßenablauf werden (unterirdisch) flächig zugeführt und vertikal durch den Bodenfilterkörper geleitet. Die Filterwirkung, ergänzt durch Sorptions- und Umsatzprozesse in den Biofilmen, ermöglicht eine weitgehende Elimination von Schadstoffen, Nährstoffen und Pathogenen.
Zusätzliche Funktionen der i.WET-Allee können sein: Retention hydraulischer Spitzen bei Starkregenereignissen, Kühlungswirkung in Stadtquartieren durch erhöhte Evapotranspiration, Biomasseproduktion, Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen.
Durch eine hohe Gestaltungsflexibilität können i.WET-Alleen entlang von Straßen, an Grundstücksgrenzen oder als gestalterische Elemente in Grünflächen angeordnet werden. Sie fügen sich damit in verschiedenste urbane Kontexte ein und ermöglichen eine Mehrfachnutzung der ohnehin vorhandenen Fläche. Eine konzeptionelle Darstellung zeigt folgende Abbildung.
Die Stärke des i.WET-Konzepts liegt nicht in den Einzeltechnologien, sondern in deren intelligenter Verknüpfung:
Ein entscheidendes Merkmal von i.WET ist die Möglichkeit einer schrittweisen Einführung, die an die langen Sanierungszyklen leitungsgebundener Infrastruktursysteme angepasst werden kann:
Diese Drei-Stufen-Strategie vermeidet Lock-in-Effekte und ermöglicht eine adaptive Infrastrukturentwicklung ohne abrupte Systemwechsel. Wichtig ist: i.WET kann auch als Insellösung in Bestandsquartieren umgesetzt werden, ohne dass alle drei Transitionsschritte zwingend durchlaufen werden müssen.
Die innovative Kombination des »blauen« und »grünen« Wiederverwertungswegs schafft ein praxisnahes, nachhaltiges und flexibles Gesamtkonzept, das positive Effekte in allen drei Dimensionen der Nachhaltigkeit erzielt:
Das i.WET-Konzept stellt somit einen integrativen, multifunktionalen Lösungsansatz dar, der technologische Innovation mit naturbasierten Elementen verbindet, um den komplexen Herausforderungen urbaner Wasserinfrastrukturen zukunftsfähig zu begegnen.
Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI