IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 3/1996, Seite 50 ff.
SANITÄR
Regenwassernutzung
Das Verhältnis von ökologischem Bewußtsein und wirtschaftlichem Denken
Dipl.-Ing. Oliver Ringelstein*
Die Nutzung von Regenwasser ist erst seit wenigen Jahren ein verbreitetes Thema in der öffentlichen und privaten Diskussion. Immer wieder auftauchenden Zweifeln an der hygienischen Unbedenklichkeit, vor allem aus dem Bundesministerium für Gesundheit, stehen inzwischen Fachaussagen (u.a. staatliches Hygieneinstitut Bremen) gegenüber, die Bedenken bezüglich der hygienischen Reinheit bei Beachtung technischer Mindeststandards ausschließen.
Inzwischen ist die Regenwassernutzung auf einem ausgereiften Stand der Technik, die eine Möglichkeit darstellt, wertvolles Trinkwasser einzusparen, unsere Grundwasservorräte zu schonen, Wassermengen von versiegelten Flächen abzupuffern und Kläranlagen unerwünschte Regenwassermengen zu ersparen. Somit bedeutet die Förderung von Regenwassernutzung gleichzeitig die Förderung einer gesunden Umwelt, von Lebensqualität und Umweltbewußtsein.
Für den potentiellen Regenwasseranlagenbetreiber stehen die ökologischen Vorteile zumeist im Vordergrund, obwohl auch finanzielle Argumente immer wieder eine Rolle spielen. Was ist jedoch, wenn die Entscheidung für oder gegen eine solche Regenwasseranlage rein wirtschaftlich entschieden wird?
Zur Zeit beträgt der tägliche Pro-Kopf-Verbrauch an Trinkwasser ca. 145 l. Geht ein Haushalt bewußt sparsam mit Trinkwasser um, sind es immerhin noch 95 l. Das folgende Diagramm zeigt, wie sich dieser Gesamtverbrauch auf die einzelnen Verwendungen im privaten Haushalt verteilt.
Das Diagramm veranschaulicht, daß nahezu 40% des gesamten Wasserverbrauchs eines sparsamen Haushaltes durch Regenwasser zu ersetzen ist. Ob eine solche Regenwasseranlage nun als wirtschaftlich betrachtet werden kann, hängt dabei von vielen Faktoren ab. Dies sind:
- Investitionskosten - Betriebskosten/Wartungsaufwand - Trink- und Abwassergebühren - Zuschüsse - Deckungsgrad |
Beim Einfamilienhaus ergeben sich laut einer Untersuchung in einer Studienarbeit der RWTH Aachen, bei typischen Anlagenkosten von 7000,- DM, bei Neubauobjekten je nach Einfluß der genannten Faktoren, Amortisationszeiten mit großen Schwankungen. So müssen bei jeder Entscheidung über die wirtschaftliche Beurteilung einer Regenwassernutzungsanlage die einzelnen Faktoren näher betrachtet werden.
Statische Methode
Mit Hilfe der statischen Methode kann die statische Amortisationszeit, die das Verhältnis von Investitionskosten zur jährlichen Kosteneinsparung angibt, bestimmt werden. Dabei werden die Kapitalkosten und Wasserpreissteigerungen nicht berücksichtigt.
Tatsächliche Investitionskosten = Investitionskosten - Förderzuschuß Betriebskosten: Stromkosten pro Jahr Wartungs- und Reparaturkosten pro Jahr Eingesparte Wasserkosten = Regenwasserbedarf x Wasserpreis |
Diese Methode reicht bei kleinen Regenwassernutzungsanlagen, wie sie in Einfamilienhäusern eingebaut werden, für eine überschlägige Ermittlung der Amortisationszeiten.
Der Wasserpreis setzt sich aus dem Trinkwasserpreis (DM/m3) und den Gebühren für Abwasser (DM/m3) zusammen. Wenn Abwassergebühren für das Einleiten des genutzten Regenwassers in das Abwasserleitungssystem bezahlt werden müssen, darf zur Berechnung nur der Trinkwasserpreis herangezogen werden.
Jährliche Kostenersparnis = Eingesparte Wasserkosten - Betriebskosten
|
Dynamische Methode
Bei der dynamischen Berechnung werden die Kapitalkosten, die zusätzlich zu den Betriebskosten anfallen, berücksichtigt.
Neben der Kapitalwertmethode kann hierzu die Annuität A, dies sind die jährlichen Kapitalkosten in Prozent, berechnet werden. Bei der Berechnung der Annuität A gehen der Kalkulationszinsfuß p und die Nutzungsdauer bzw. Abschreibungsdauer z ein.
Die Annuität A bestimmt sich nach folgender Gleichung:
z: Abschreibungsdauer
p: Kalkulationszinsfuß
Durch die Berücksichtigung der Kapitalkosten erhöhen sich die laufenden Betriebskosten und somit die Amortisationszeit. Die Rentabilität einer Regenwassernutzungsanlage unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten verschlechtert sich also. Demgegenüber steht jedoch eine zu erwartende Steigerung der Trink- und Abwassergebühren. Der Verband der Energie-Verbraucher (VEA) errechnete den Trinkwasserpreisanstieg für Einfamilienhäuser 1992 und gab diesen mit ca. 30% an.
Experten erwarten ebenfalls hohe Preissteigerungen bei den Abwassergebühren, da das Kanalnetz in vielen Städten überaltert ist und dringender Sanierung bedarf. Die Entwicklung der Wasserpreise (inkl. Abwassergebühr) in Aachen zeigt folgende Graphik. Für 1994 liegen die Wasserpreise in Aachen bereits bei 7,30 DM/m3.
Als Eingangswerte für die Berechnung wurden folgende Werte angenommen:
Anzahl der Personen: | 4 |
Dachfläche: | 150 m2 |
Abflußbeiwert: | w = 0,8 Satteldach mit Dachziegeln |
mittlere jährliche Niederschlagsmenge: | 882 mm pro Jahr (Quelle: Klimaatlas NRW) |
Wasserverbrauch für WC | 25 Liter pro Person/Tag |
Wasserverbrauch für Garten: | ca. 50 Liter pro m2/Jahr |
Wasserverbrauch für die Waschmaschine: | 20 Liter pro Person/Tag |
Sicherheit: | 3 Wochen |
Förderhilfe: | 2000 DM (Aachen, wird zur Zeit nicht gezahlt) |
Stromverbrauch: | ca. 50,- DM pro Jahr |
Reparatur und Wartungskosten: | ca. 50,- DM pro Jahr |
Wasserkosten Aachen: | Trinkwasser 2,10 DM/m3, |
Bei der Berechnung der dynamischen Amortisationszeit wird eine Annuität bestimmt und ein geschätzter durchschnittlicher Wasserpreis für die nächsten 20 Jahre angesetzt.
Nutzungsdauer 20 Jahre
Zinssatz p = 7%
Mittlerer Wasserpreis: 12,- DM/m3 (geschätzt)
Die Betrachtung der statischen und dynamischen Amortisationszeiten verdeutlicht den positiven Einfluß der Förderung seitens der Kommunen und des Einbezugs der Waschmaschinennutzung auf die Wirtschaftlichkeit einer Regenwassernutzungsanlage. Die Ergebnisse zeigen jedoch, daß bei einer sinnvollen Dimensionierung einer Regenwassernutzungsanlage ohne Fördermittel Amortisationszeiten von acht bis 15 Jahren zu erreichen sind.
Investitionskosten
Je nach Anlagentyp sind ca. 4000,- bis 6000,- DM Materialkosten für ein Einfamilienhaus anzusetzen und 1500,- bis 2000,- DM für die Installation zu rechnen. Die Materialkosten können dabei als ziemlich sichere Größe angesehen werden und sind an zahlreichen in ganz Deutschland eingebauten Anlagen nachzuweisen.
| Trinkwasserverbrauch eines sparsamen Haushaltes pro Person und Tag (95 Liter). |
Die Kosten für den Einbau hängen im wesentlichen von der Planung der Anlage ab. Bei einem Neubau kann das komplette Regenwassernutzungssystem für ca. 1400,- DM installiert werden, falls die Anlage zum richtigen Zeitpunkt geliefert wird, die Erdarbeiten im Zuge der Kellerausschachtung mitgemacht wurden und Mauerdurchbrüche für die Leitungsführung vorgesehen sind. Die Komponenten sind so aufgebaut, daß Sie von jedem Sanitärbetrieb problemlos installiert werden können.
Betriebskosten/Wartungsaufwand
Der Wartungsaufwand ist bei durchdachten Anlagen als sehr gering einzustufen. Das Ausnützen natürlicher Selbstreinigungseffekte und der sparsame Umgang mit Technik machen dabei eine qualitativ hochwertige Anlage aus. Die Zisterne, die Filtertechnik und das Leitungssystem sind bei den neuen Anlagen nahezu unverwüstlich, es ist hier mit Lebensdauern von mehr als 25 Jahren zu rechnen. Insgesamt sind Reparatur- und Wartungskosten von 50,- DM pro Jahr anzusetzen. Der Einsatz von mehrstufigen Kreiselpumpen mit einem weitaus höheren Wirkungsgrad als vergleichbare Hauswasserwerke verursacht Stromkosten von weniger als 50,- DM pro Jahr.
Durch die Steuerung der Pumpen mit Strömungswächtern kann auf die herkömmlichen, störungs- und wartungsempfindlichen Membranbehälter verzichtet werden. Vorsicht geboten ist bei der Nachspeisung von Trinkwasser in die Zisterne bei mangelndem Regenwasser. Hier sind unbedingt die Vorschriften nach DIN 1988 einzuhalten, die einen freien Zulauf des Nachspeisewassers in das Regenwassersystem fordern. Das sicherste und beste System mit geringem Stromverbrauch ist immer noch die Nachspeisung in die Zisterne, welche bei modernen Anlagen auch mit einer Füllstandsanzeige und Ventilentkalkung versehen sein kann, um einen wartungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Der Sensor ermöglicht es zudem, daß nur soviel wertvolles Trinkwasser nachgespeist wird, wie gerade benötigt wird.
| Entwicklung der Wasserpreise in Aachen. Ab 1995 wird eine Niederschlags-Wassergebühr von 1,94 DM/m2 erhoben. |
Woher kommen nun die großen Schwankungen bei den Amortisationszeiten, wenn die Investitions- und Wartungskosten als Größen mit kalkulierbarem Einfluß angesehen werden können?
Zuschüsse
Eine Förderung für die Installation von Regenwassernutzungsanlagen wird von immer mehr Gemeinden gewährleistet. Die Vorteile liegen auf der Hand: Entlastung der Regenwasserkanäle und Kläranlagen sowie Schonung der Grundwasservorräte und Verhinderung weiterer Grundwasserabsenkungen mit nachfolgender Vegetationsstörung. Die Höhe der Förderung unterscheidet sich jedoch regional so stark, daß pauschale Aussagen spätestens an dieser Stelle unmöglich werden. So schwanken Zuschüsse von manchen Gemeinden zwischen 500,- und 3000,- DM. Meist werden jedoch gar keine Zuschüsse gezahlt.
Es zeigt sich, daß mit Hilfe einer Fördersumme von z.B. 2000,- DM die dynamische Amortisationszeit von z.B. 21,3 auf nur 9,7 Jahre absinkt.
Modell Aachen 1994 | ||
ohne Regenwassernutzung | mit Regenwassernutzung | |
TW | 273,- (130 x 2,10) | 168,- (80 x 2,10) |
S | 949,- | 584,- |
Differenz: | 365,- DM Einsparung | |
Modell Aachen 1995 | ||
ohne Regenwassernutzung | mit Regenwassernutzung | |
TW | 273,- (130 x 2,10) | 168,- (80 x 2,10) |
S | 1080,10 | 776,60 |
Differenz: | 303,50 DM Einsparung | |
Modell Hessen 1994 | ||
ohne Regenwassernutzung | mit Regenwassernutzung | |
TW | 273,- (130 x 2,10) | 168,- (80 x 2,10) |
S | 1080,10 | 684,10 |
Differenz: | 396,- DM Einsparung | |
Trink- und Abwassergebühren
Bei der Berechnung der Amortisationszeit fließen neben den Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten und den Zuschüssen, noch die eingesparten Trink- und eventuell Abwassergebühren ein. So schwanken die Preise für Trink- und Abwasser bundesweit zwischen 3,- und 15,- DM pro m3. In einigen größeren Städten in Deutschland, aber vor allen Dingen in schwach besiedelten Regionen - wie in der Eifel - bewegt sich die Gebührenbelastung an der oberen Grenze.
Bei der Berechnung der Trink- und Abwasserkosten werden bundesweit inzwischen zahlreiche Modelle unterschieden.
Besonders die Einführung einer Niederschlagswassergebühr sorgt für eine noch größere Unübersichtlichkeit und ein geringeres Maß an Vergleichbarkeit, obwohl sie für mehr Gebührengerechtigkeit sorgen kann. Durch diese Gebühr wird die Größe der versiegelten Fläche zu einem Faktor, die neben den o.g. die Wirtschaftlichkeit einer Anlage beeinflußt.
Verschiedene Kostenkalkulationen Trink- und Abwasser:
Annahme:
1. Einfamilienhaus, 120 m2 projizierte Dachfläche (inkl. Garage), 30 m2 Terrasse und Zufahrten
2. Jährlicher Wasserverbrauch 130 m3
3. Einsparung durch Regenwasser 50 m3 pro Jahr (ca. 40%)
4. Trinkwasserkosten (TW): 2,10 DM/m3 Abwasserkosten (AW, 1994): 5,20 DM/m3
Schmutzwasserkosten (SW, neue Regelung): 3,97 DM/m3
Niederschlagsgebühren (NW): 1,94 DM/m2
| System Regenwassernutzungsanlage mit Erdtank. |
Die angegebenen Wasserpreise entsprechen der Gebührenstruktur in Aachen aus den Jahren 1994/95. Um die unterschiedlichen Auswirkungen verschiedener Modelle (hier im Vergleich zu dem Modell in Hessen) herauszustellen, sind die Aachener Preise auf das Hessener Modell übertragen worden.
Fest steht eigentlich nur, daß die Trink- und Abwasserpreise ständig steigen und zwar schätzungsweise um jährlich 15%. Die folgende Tabelle zeigt die Gebührenentwicklung in Aachen.
Besonders drastisch steigen die Gebühren überall dort, wo die Kanäle zur Regenwasserableitung erweitert oder neu erstellt werden müssen.
Bei der genannten Arbeit wurde der Parameter der Trink- und Abwasserkosten auf 12,- DM festgelegt, um unter anderem die Einflüsse der Fördermaßnahmen vergleichen zu können.
Deckungsgrad
Interessant ist der Vergleich der dynamischen Amortisationszeiten einmal mit Anschluß der Waschmaschine (mit Förderung) von 9,7 Jahren und bei sonst gleichen Bedingungen ohne Anschluß der Waschmaschine 22,5 Jahren. Diese Differenz hängt vom Verhältnis der Anlagenkosten zu dem vorhandenen Einsparpotential beziehungsweise dem zur Verfügung stehenden Regenwasser ab.
Regenwasserertrag = |
Wohnhaus | Sparinstallation | Normale Installation | |
Toilettenspülung | 20 Liter | 45 Liter | |
Waschmaschine | 12 Liter | 20 Liter | |
Gartenbewässerung | 0,2 - 0,3 Liter/m2 | ||
Bürogebäude | Toilettenspülung | 11 - 15 Liter | 20 - 30 Liter |
Schule | Toilettenspülung | 3 - 5 Liter | 5 - 10 Liter |
Brauchwasserbedarf pro Person und Tag
(Quelle: Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie und Bundesangelegenheiten)
Speichervolumen [Liter] = 0,05 x Regenwasserertrag |
5%-Regel
Die Kerngröße in diesem Zusammenhang ist der Deckungsgrad einer Regenwassernutzungsanlage. Er gibt an, wieviel des durch Regenwasser potentiell ersetzbaren Trinkwassers durch eine bestimmte Anlage auch wirklich ersetzt wird. Dieser Deckungsgrad sollte aus wirtschaftlichen Gründen möglichst hoch ausfallen, wobei aber immer berücksichtigt werden muß, daß ein steigender Deckungsgrad mit steigenden Kosten für die Zisterne erkauft werden muß.
Hier ist schnell festzustellen, daß gerade im Einfamilienhausbereich die Nutzung von Regenwasser sehr günstig ist. Da bei derzeitigem durchschnittlichem Verbrauch (sparsamer Haushalt) von 95 Litern pro Person und Tag und Niederschlägen von ca. 800 mm pro Jahr fast 90% des WC-Wassers, der Waschmaschine und der Gartenbewässerung durch Regenwasser ersetzt werden können. Diese Werte beziehen sich auf einen durchschnittlichen 4 Personen-Haushalt mit einer Regenauffangfläche von ca. 100 m2. Bei anderen Objekten fallen diese Zahlen meist ungünstiger aus. Einige Beispiele von Anlagen verdeutlichen dies:
Gebäude: (Dachfläche; Jahresniederschlag, Zisternengröße)
Zweifamilienhaus bei Aachen: (180 m2, 800 mm, 6 m3) 80% Deckung Vierfamilienhaus in Meinerzhagen: (254 m2, 1246 mm, 10 m3) 44% Deckung Kindertagesstätte in Celle: (406 m2, 726 mm, 10 m3) 33% Deckung Institutsgebäude: (1140 m2, 820 mm, 40 m3) 95% Deckung |
Trotz dieser Werte ist die Nutzung des Regenwassers bei allen genannten Objekten interessant, da die richtige Dimensionierung der Anlagen entscheidend ist. Allzuoft wird die Annahme gemacht, die Zisterne müsse so groß sein, daß Sie in einem Zeitraum von zwei bis drei Wochen die Wasserversorgung der anzuschließenden Verbraucher sicherstellen kann. Davon ist jedoch abzuraten. Die Zisterne darf nur so groß sein, daß bei angeschlossenen Verbrauchern ein regelmäßiges überlaufen zur Schmutzabtragung gewährleistet ist, bei gleichzeitig möglichst hohem Deckungsgrad.
Besonders deutlich wird dies z.B. an einem kürzlich realisierten Zweifamilienhaus bei Aachen. Mit einem Deckungsgrad von 80% sparen die beiden Familien insgesamt für ca. 120 m3 Trinkwasser- und Abwassergebühren ein. Da die Anlage hier jedoch ebenfalls für ca. 6000,- DM realisiert werden konnte, betrugen die Investitionskosten pro Familie nur noch 3000,- DM. Entsprechend schneller wird sich die Anlage amortisieren.
Obwohl der Deckungsgrad teilweise niedrig ausfällt, sind die entscheidenden Argumente hier, die auf den einzelnen Haushalt umgelegten Anlagekosten. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen muß bei der Auslegung also immer darauf geachtet werden, daß Anlagenkosten pro Haushalt und Deckungsgrad in einem günstigen Verhältnis zueinander stehen.
Anders sieht dies bei größeren Objekten mit noch größerem Wasserverbrauch, wie bei dem bereits erwähnten Vier-Familienhaus aus. Die Frage, wie sich ein solches Objekt günstig realisieren läßt, hängt zwar davon ab, ob bei vielen Verbrauchern eine Gemeinschaftsanlage möglich ist, jedoch steigen die Zisternenkosten wesentlich schneller als die Einsparmöglichkeiten. Da der Deckungsgrad mit 44% jedoch trotz Gemeinschaftsanlage viel zu niedrig ausfällt, sollten hier weniger Verbraucher angeschlossen werden. Dies reduziert die Anlagenkosten drastisch und erhöht den Deckungsgrad auf über 80%.
Ein deutlicher Preissprung von der kleinen zur großen Anlage ist bei der Bereitstellung der erforderlichen Pumpleistung zu sehen. Der Preissprung von einer einfachen Hauswasserversorgung mit mehrstufiger Kreiselpumpe zu einer technisch ausgereiften Doppelpumpenanlage beträgt ca. 4000,- bis 5000,- DM. Dieser Schritt wird dann notwendig, wenn zum einen die Leistung erforderlich ist und zum anderen eine absolute Versorgungssicherheit gewährleistet sein muß, z.B. bei einem Altenwohnheim.
Bei vielen Mehrfamilienhäusern mit geringem Deckungsgrad durch zu kleine Regenauffangflächen kann die ganze Regenwasseranlage z.B. nur für die unteren Parteien installiert werden, so daß man hier mit einer einfachen Pumpe und insgesamt wieder mit einer sehr günstigen Anlage auskommt. Zudem muß bei Anlagen mit hohem Deckungsgrad nur wenig Trinkwasser nachgespeist werden. Dies ist auch unter energetischen Gesichtspunkten interessant, da jede Nachspeisung von Trinkwasser, bedingt durch den DIN-gerechten "Freien Zulauf" in die Zisterne mit einem Druckverlust verbunden ist, der in der späteren Pumpenanlage wieder aufgebracht werden muß, um das nachgespeiste Trinkwasser zu den Verbrauchern zu fördern.
Ergebnisse der Beispielrechnung für die Dynamische Methode
mit Wasch- | ohne Wasch- | |||
Annuität A (%) | 9,44 | 9,44 | ||
eingesparte Wasserkosten | 1088 | 738 | ||
mit Förderung | ohne Förderung | mit Förderung | ohne Förderung | |
Kapitalkosten (DM/a) | 472 | 660 | 434 | 623 |
jährl. Kostenersparnis (DM/a) | 516 | 328 | 204 | 15 |
Tats. Investitions- | 5000,- | 7000,- | 4600,- | 6600,- |
Dynamische Amortisationszeit (a) | 9,7 | 21,3 | 22,5 | 440 |
Ergebnisse der Beispielrechnung für die Statische Methode
mit Wasch- | ohne Wasch- | |||
V Regen (m3/a) | 105,84 | 105,84 | ||
V Bedarf (m3/a) | 90,7 | 61,5 | ||
V Speicher (m3) | 5,22 | 3,54 | ||
V Speicher gewählt (m3) | 5 | 3,5 | ||
Betriebskosten (DM/a) | 100 | 100 | ||
eingesparte Wasserkosten (DM/a) | 662 | 449 | ||
jährl. Kostenersparnis (DM/a) | 562 | 349 | ||
mit Förderung | ohne Förderung | mit Förderung | ohne Förderung | |
Tats. Investitionskosten (DM) | 5000,- | 7000,- | 4600,- | 6600,- |
Statische Amortisationszeit (a) | 8,9 | 12,5 | 13,2 | 18,9 |
Fazit
Alle diese Aussagen und Zahlen machen deutlich, daß für den privaten Hausbesitzer der eigentliche Auslöser zur Entscheidung für eine Regenwasser-Nutzung zur Zeit immer noch der ökologische Nutzen bleibt, da die Amortisationszeiten noch relativ lang sind und der Einbezug von Erwartungen über die Zukunft immer mit Unsicherheiten behaftet sind.
Allerdings sind solche Prognosen auf Basis von Schätzungen künftiger Trink- und Abwasserpreise und der Förderungslage gut begründbar und damit für Beispielrechnungen guten Gewissens verwendbar. Somit sind für die Zukunft mit einer hohen Wahrscheinlichkeit sinkende Amortisationszeiten zu erwarten. Aber schon jetzt kann eine Investition in eine Regenwassernutzungsanlage für ein Einfamilienhaus unter günstigen Rahmenbedingungen in der Zukunft und bei einer Nutzungsdauer von 20 Jahren wie in der Beispielrechnung rentabler sein als das Geld zur Bank zu tragen.
Für größere Objekte sollten genaue Wirtschaftlichkeitsanalysen erstellt werden. Für Eigentümer großer, stark versiegelter Grundstücke aber z.B. ist absehbar, daß die Wirtschaftlichkeit in nächster Zukunft schnell steigen wird.
Für den ökologisch motivierten Käufer ist es jetzt schon ein angenehmer Zusatznutzen, wenn er weiß, daß sich seine Anlage auch aus der rein ökonomischen Perspektive als rentable Anlageform für Geld erweisen kann.
*) Dipl.-Ing. Oliver Ringelstein, Jahrgang 1967, Studium an der RWTH Aachen, Fachrichtung Grundlagen des Maschinenwesens. Mitbegründer eines Ingenieurbüros für ökologische Haustechnik. Seit 1994 Geschäftsführer der INTEWA GmbH, Aachen, Regenwassernutzungssysteme.
B i l d e r : INTEWA GmbH, Aachen
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