Die Ausgangssituation.
Der Betreiber einer großen Ferien- und Freizeitparkanlage plant die Sanierung der Wärmeversorgung und die Stilllegung des alten Kesselhauses. Die Errichtung eines neuen Kesselhauses mit Anschluss an das bestehende Nahwärmenetz führte zu einer dezentralen Wärmeversorgungsstruktur und hydraulischen Problemen. Neben Freizeiteinrichtungen (Schwimmbäder, Wellnessbereiche) werden am Standort mehrere Apartmenthäuser, Ferienhäuser, Restaurants sowie ein Hotel betrieben, sodass sich die zu beheizende Fläche aktuell auf ca. 67.100 m² beläuft.
Aufgabenstellung & Herausforderungen.
Das Ziel ist die Reduktion der Energie-, Wartungs- und Instandhaltungskosten, Verbesserung der CO2-Bilanz, Zentralisierung der Wärmeversorgung, redundante Anlagentechnik, Erhöhung der Anlagen-Nutzungsgrade und Versorgungssicherheit. Konzeptionelle Untersuchung in Hinblick auf die Sanierung der Wärmeversorgung:
Die Aufgabenstellung
Kompensation der Wärmebereitstellung des alten Kesselhauses bzw. Notwendigkeit eines Zubaus zum neuen Kesselhaus ➔ Stilllegung des alten Kesselhauses.
Vollständige Wärmeversorgung des Standortes über neues Kesselhaus unter Berücksichtigung des bestehenden Nahwärmenetzes ➔ ggf. Anpassung Nahwärmenetz an neue Versorgungsstruktur.
Die Herausforderungen
Nahwärmenetz: Keine belastbaren Revisionsunterlagen ➔ Bewertung der Ausgangssituation und Aufnahme aller relevanten Daten vor Ort ➔ erhöhte Komplexität, da erdverlegt.
Konzeption: Berücksichtigung zukünftiger Verbraucher (Erweiterung Schwimmbad) ➔ Prognose über synthetisierte Lastgänge.
Berechnung Nahwärmenetz: Im Bestand: drei dezentrale Einspeisepunkte in Nahwärme-Ringnetz (iterativer Berechnungsprozess) ➔ zukünftig: ein zentraler Einspeisepunkt.
Anlagentechnik: eingeschränktes Platzangebot für die Zentralisierung der Wärmeversorgung im neuen Kesselhaus.
Der Lösungsansatz.
Im ersten Schritt wurde eine energetische Ausgangsbasis definiert und die aktuelle Wärmebereitstellung eruiert (energetische IST-Situation). Anschließend wurden alle Anforderungen an eine Sanierung der Wärmeversorgung analysiert. Im weiteren Projektverlauf stellte sich heraus, dass die Ertüchtigung des Nahwärmenetzes sowie der Austausch der Netzpumpen eine zusätzliche Voraussetzung darstellt, weshalb weitere Untersuchungen notwendig waren. Auf Grundlage der Analysen wurden folgende Varianten ausgearbeitet:
Übernahme des Biogas-BHKW aus Kesselhaus NEU (aktuell nicht Eigentum des Betreibers ➔ Fernwärmeliefervertrag läuft aus) und neuer Heizkessel: Erdgas- und Biogas-befeuerte BHKW und 4 MW-Kessel des neuen Kesselhauses bleiben bestehen, plus zusätzlicher 4 MW-Heizkessel ➔ Zubau zum neuen Kesselhaus erforderlich.
Flexibilisierung der örtlichen Biogas-Anlage und Übernahme des Biogas-BHKW aus Kesselhaus NEU (aktuell nicht Eigentum des Betreibers ➔ Fernwärmeliefervertrag läuft aus): Errichtung eines Flex-BHKW mit Pufferspeichersystem.
➔ Betrachtung unter ökonomischen (Betriebskostenanalyse) und ökologischen (Primärenergiebedarf, CO₂-Bilanz) Gesichtspunkten sowie Erarbeitung belastbarer Kostenrahmen.
Die Umsetzung.
Zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Konzepte wurde ein erster, vorläufiger Kostenrahmen für jedes Konzept erstellt.
Das Konzept der Flexibilisierung der örtlichen Biogas-Anlage überzeugt im Gesamtkostenvergleich mit der höchsten Wirtschaftlichkeit und punktet zudem hinsichtlich Ökologie und Nachhaltigkeit. Die Umsetzung dieser Konzept-Variante ist nur möglich in Kooperation mit dem Betreiber der örtlichen Biogas-Anlage, welche aktuell lediglich die Ferien- und Freizeitparkanlage mit Biogas versorgt.
Da die Biogas-Anlage vergrößert und somit die Produktion erhöht werden soll, wären auf beiden Seiten Investitionen notwendig. Auf Seiten der Ferienanlage lägen die maßgeblichen Kosten bei der Installation eines Flex-BHKW mit einer elektrischen Leistung von ca. 1.500 kW und mehrerer Pufferspeicher (ca. 500 m³). Die durch die Einspeisung ins Verteilnetz erwirtschafteten Erlöse sowie die Flex-Prämie haben hierbei einen maßgeblichen Einfluss auf ökonomische Gesichtspunkte. Hinzu kommen diverse Förder-Programme bei der Maßnahmenumsetzung, welche ebenfalls Gegenstand der Konzeptionierung sind und deren Antragstellung und Abwicklung durch die B&S Engineering übernommen wird.
Aufgrund der fundierten Konzeptionierung im Vorfeld konnte die Fachplanung der B&S nahtlos anknüpfen und die Maßnahmenumsetzung begleiten.
Die Ergebnisse.
FLEXIBILISIERUNG DER ÖRTLICHEN BIOGAS-ANLAGE UND ÜBERNAHME BIOGAS-BHKW.
Rohbiogasnutzung: 4,4 Mio. Nm³
Rohbiogaskosten: 8,0 ct/kWh
niedrige Energiekosten: 4,2 ct/kWh
Vorvertraglicher Kostenrahmen inkl. Planung und Umsetzung: 7,9 Mio. €
Technische Betriebs- und Wartungskosten: 1,6 Mio. € p.a.
Break-Even-Point (Amortisation) zur Ausgangsbasis: ca. 8 Jahre
Annuität: 500 T €/a
Interne Kapitalverzinsung: 12,1 %
CO₂-Einsparung im ersten Jahr: 8.900 t (Überkompensation)
Primärenergieeinsparung im ersten Jahr: 27,5 GWh
Energiekosteneinsparung im ersten Jahr: 680 T €
Förderung Ertüchtigung Nahwärmenetz über Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW): 384 T €
Gemeinsam in eine Energieeffiziente Zukunft.
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