Heizen mit heimischen Hölzern

Contractoren setzen auf neue Technologien in der Energielieferung

Laut dem Statistischen Bundesamt sind die Hauptenergieträger in Deutschland bei der Wohnungsbeheizung Erdgas mit 43,3 % und Heizöl mit 34 % sind, Heizen leistet daher einen großen Beitrag zu Deutschlands CO2-Ausstoß. Es muss dringend überlegt werden, wie man die erneuerbaren Energien effektiver einsetzt, meint der Verband für Wärmelieferung und stellt ein beispielhaftes Projekt vor.

16. Juli 2003

Aufgabe des Verbands für Wärmelieferung e.V. (VfW) ist es, das Einhalten der professionellen Standards für Wärmelieferung sicherzustellen. Dazu werden die Mitgliedsbetriebe auf ihre Qualifikation überprüft, aber auch bei der Durchsetzung der Qualitätskriterien beraten und praktisch unterstützt. In diesem Zusammenhang bietet der VfW seinen Mitgliedern auf Anfrage eine Betriebsgarantie für den Fall, dass der Wärmelieferant ausfällt. Der Garantieerklärung geht immer eine positive Plausibilitätsprüfung der vertragsrelevanten Unterlagen voraus sowie die positive Kontrolle der betriebswirtschaftlichen Kalkulation und die Prüfung der übrigen relevanten Unterlagen. Das Führen des VfW-Siegels ist Betrieben vorbehalten, die sich in den entsprechenden Pflichtseminaren qualifiziert haben.

Die Kraftwärmeanlagen GmbH (KWA), die zu den siegelführenden Mitgliedern gehört, die Stadtwerke Esslingen und die Stadt Ostfildern haben eine gemeinsame Gesellschaft gegründet und werden zur Wärmeversorgung des Stadtentwicklungsgebiets „Scharnhauser Park“ in Ostfildern ein Holzheizkraftwerk errichten. In der Anlage „Scharnhauser Park“ soll Landschaftspflegeholz, das auf den Häckselplätzen des Landkreises Esslingen anfällt, und Waldholz als Brennstoff eingesetzt werden.

Die meisten Gesellschaftsanteile werden von den Stadtwerken Esslingen gehalten, die bisher schon Wärmeversorger im Scharnhauser Park sind und auch die Betriebsführung des Heizkraftwerks übernehmen werden. Die Stadt Ostfildern unterstreicht mit ihrer Beteiligung die Bedeutung, die dem Energie- und Klimaschutzkonzept für den neuen Stadtteil beigemessen wird. Die KWA aus Bietigheim-Bissingen bringt ihre Erfahrungen im Betrieb von Biomasseheizwerken in die Gesellschaft ein. Die Federführung wird bei den Stadtwerken Esslingen liegen.

Die neue Gesellschaft wird neben dem bestehenden Heizwerk der Stadtwerke Esslingen ein neues Heizkraftwerk errichten, das aus einem Holzkessel mit einer thermischen Leistung von 6.000 kW und einer Anlage zur Stromerzeugung besteht. Die Stromerzeugung findet in einem ORC-Modul (Organic Rankine Cycle) mit 1.000 kWel statt.

Bei dem eingesetzten Holzheizkessel handelt es sich um einen Kessel mit Vorschubrostfeuerung. Die integrierte Vortrocknung erlaubt es, frisches Hackgut zu verbrennen. Zur Abgasreinigung ist dem Holzkessel ein Zyklon nachgeschaltet, der die im Rauchgasen enthaltenen Staubpartikel zurückhält. Dem Zyklon schließt sich ein Elektrofilter an, der sicherstellt, dass ein Staubgehalt von 20 mg/m³ nicht überschritten wird.

Die Stromerzeugung im ORC-Prozess kommt ohne hohe Drücke aus und lässt sich somit mit relativ geringen Betriebs- und Personalkosten umsetzen. Zudem weisen ORC-Einheiten einen guten Teillastwirkungsgrad auf, was von Bedeutung ist, wenn die Anlage entsprechend dem Wärmebedarf im angeschlossenen Wärmenetz gefahren werden soll.

Der ORC-Prozess unterscheidet sich vom üblichen Dampfkraftprozess im Wesentlichen durch die Wahl des Arbeitsmediums. Anstelle von Wasser wird beim ORC-Prozess ein organisches Arbeitsmedium verwendet. Diese organischen Arbeitsmedien zeichnen sich durch günstige Verdampfungseigenschaften bei tieferen Temperaturen und Drücken aus. Für Anlagen, die mit einer Biomassefeuerung betrieben werden, eignet sich besonders Silikonöl als Arbeitsmedium.

Die von der Biomassefeuerung erzeugte Wärme wird über einen Thermoölkessel an den ORC-Prozess übertragen. Thermoöl wird als Wärmeträgermedium verwendet, da dadurch die für den Betrieb des ORC-Prozesses erforderlichen Temperaturen (Vorlauftemperatur im Thermoölkreis 300 °C) erreicht werden können, ohne eine aufwendige Dampftechnik, wie sie für andere Dampfkraftprozesse erforderlich ist (üblicherweise 26 bis 28 bar), einsetzen zu müssen. Der Thermoölkessel ist im Vergleich hierzu praktisch als drucklos anzusehen.

Im Verdampfer des ORC-Prozesses wird das Arbeitsmedium (Silikonöl) verdampft. Der Dampf gelangt zu einer zweistufigen, langsam laufenden Axialturbine, in der er unter Entspannung ins Vakuum mechanische Arbeit leistet, die im direkt an die Turbine gekoppelten Generator elektrische Energie erzeugt.

Der entspannte Dampf wird im nachfolgenden Regenerator weiter abgekühlt, indem er einen Teil seiner Wärme an das aus dem Kondensator kommende Arbeitsmittel abgibt. Durch Wärmeabfuhr im Kondensator wird das Silikonöl schließlich kondensiert und gelangt von hier aus zur internen Vorwärmung in den Regenerator und anschließend zum Verdampfer. Die im Kondensator abgeführte Wärme fällt bei einer Temperatur von etwa 80 °C an und wird in das Nahwärmenetz des Baugebiets eingekoppelt.

Die Gesamtinvestition zur Errichtung der Anlage beträgt 5,2 Mio. €. Der finanzielle Aufwand zum Betrieb der Anlage setzt sich zusammen aus Kapitalkosten, Betriebskosten und Brennstoffkosten für Holz. Diesen Aufwendungen stehen an Erlösen oder Einsparungen die vermiedenen Erdgaskosten und die Stromerlöse gegenüber. Die Stromerlöse ergeben sich aus der Vergütung des ins Netz des allgemeinen Versorgers eingespeisten Stroms entsprechend dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz. Die Wirtschaftlichkeitsrechnung zeigt, dass das Biomassekraftwerk mit einer Förderung durch das Land Baden-Württemberg wirtschaftlich betrieben werden kann.

Die Stromerzeugung ist geplant für eine jährliche Produktion von 4,5 Mio. KWh, und mehr als 80 % der im Baugebiet benötigten Wärmeenergie von 35 Mio. kWh werden aus dem heimischen Energieträger Holz bereitgestellt. 3,5 Mio. m³ Erdgas können so jährlich eingespart werden, was einer Vermeidung von 10.000 t CO2 entspricht.

Erschienen in Ausgabe: 03/2003