Die Ausgangssituation.
Die örtlichen Stadtwerke betreiben an ihrem Standort ein Fernwärmenetz an einem zentralen Heizwerk mit einem Gesamtenergieverbrauch Wärme von 20,4 GWh.
Derzeit befinden sich im Heizwerk erdgasbetriebene Kessel und KWK-Anlagen sowie ein Biogas BHKW.
Aufgabenstellung & Herausforderungen.
Untersuchung und konzeptionelle Aufstellung von Möglichkeiten, wie die Wärmeerzeugung für das Wärmenetz zukünftig mit regenerativen Energiequellen versorgt werden kann und so den Klimaschutzanforderungen moderner Wärmenetze gerecht wird.
Berücksichtigung einer möglichen Belastung der Anwohner durch Lärm (Schallemissionen) und erhöhten Lieferverkehr.
Erweiterung ggf. in nördlicher und westlicher Richtung ➔ Umwidmung des Waldes erforderlich/Schornsteine an der nördlichen Fassade.
Das Dach wurde aufgrund von Undichtigkeiten durch aufgeständerte Abdeckung versiegelt ➔ Installation technischer Geräte nicht möglich.
Gebäude in einer Wasserschutzzone (3a) ➔ Berücksichtigung wassergefährdender Stoffe (z.B. Frostschutzmittel).
Gebäude unterkellert ➔ Berücksichtigung der Statik des EG (ggf. Installation von Verstärkungen) bei Anpassung der Heizungstechnik.
Der Lösungsansatz.
Im ersten Schritt wurde eine energetische Ausgangsbasis definiert. Anschließend wurden verschiedene Wärmebereitstellungssysteme gegenüber dem Bestand und untereinander verglichen:
Luft-Wasser-/Wärmepumpe
Hackschnitzelbefeuerter Biomasse-Kessel
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) durch Blockheizkraftwerk (BHKW)
Photovoltaik bzw. Solarthermie
Gasbefeuerter Heizkessel zur Spitzenlast sowie energetischer und technischer Redundanz
➔ Betrachtung unter ökonomischen (Wirtschaftlichkeit/Lebenszykluskosten) und ökologischen (Nutz-/Endenergie, Kohlendioxidemissionen) Gesichtspunkten und Vergleich anhand von Netzdiagrammen sowie Erarbeitung belastbarer Kostenrahmen.
Die Umsetzung.
Zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Konzepte wurde ein erster, vorläufiger Kostenrahmen für jedes Konzept erstellt. Das Konzept des hackschnitzelbefeuerten Biomassekessels überzeugt in den Punkten Wirtschaftlichkeit, Ökologie und Nachhaltigkeit.
Bei dieser Konzept-Variante wird der gesamte Wärmebedarf des Netzes über eine hackschnitzelbefeuerte Biomassekesselanlage von insgesamt ca. 6.800 kW Nennwärmeleistung bereitgestellt. Hierbei wird es sich voraussichtlich um eine Kaskadenschaltung mehrerer Einzelkessel handeln. Ein Grund hierfür liegt in der erhöhten Redundanz und dem benötigten Platzbedarf sowie technischer Beschränkungen durch das Angebot der Hersteller.
Als Herausforderung bei dieser Variante zeigen sich die hohen logistischen Anforderungen und die damit verbundene Belastung der Anwohner. Durch Auslagerung der Technik auf ein entlegeneres Grundstück, planen die Stadtwerke das Problem zu umgehen.
Die Ergebnisse.
HACKSCHNITZELBEFEUERTER BIOMASSEKESSEL.
Geringe Mengen an Kohlendioxid/Kilowattstunde
Nutzwärme: 22g/kWh
niedrige Energiekosten: 4,2 ct/kWh
Vorvertraglicher Kostenrahmen inkl. Planung und Umsetzung: 13 Mio €
Technische Betriebskosten (Wartung, Personal): 70 T € p.a.
Break-Even-Point zur Ausgangsbasis: ca. 12 Jahre
Annuität: 1,2 Mio €/a
Interne Kapitalverzinsung: 6,3 %
CO₂-Einsparung im ersten Jahr: 5.300 t
Energiekosteneinsparung im ersten Jahr: 795 T €
Gemeinsam in eine Energieeffiziente Zukunft.
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