Krefeld geht an die Umsetzung der KWK-Modellkommune

Stadt und Stadtwerke Krefeld sowie die Hochschule Niederrhein machen sich an die Umsetzung ihrer KWK-Modellkommune. Entstehen soll ein virtuelles Kraftwerk mit Mini-Blockheizkraftwerken. Erstes Ziel ist, bis Sommer 2016 die ersten Pilotanlagen mit einer speziell entwickelten Steuerung einzubauen.

25. November 2015

Mit dem Projektaufruf KWK-Modellkommune wurden Ende 2012 die Kommunen in NRW durch das Landesumweltministerium aufgefordert, innovative Vorschläge für Forschungsprojekte zur Weiterentwicklung der Nutzung der Kraft- Wärme-Kopplung einzureichen.

Am Ende konnten sich die sechs Kommunen Stadt Bad Laasphe, Stadt Iserlohn, Stadt Krefeld, Gemeinde Ostbevern/Stadt Telgte, Gemeinde Saerbeck, Städte Remscheid/Solingen/Wuppertal gegen mehr als 50 Bewerber durchsetzen.

Erster Zuwendungsbescheid ging an Krefeld

Die Stadt Krefeld erhielt im Sommer 2015 als erste Kommune den Zuwendungsbescheid in Höhe von rund 2,5 Mio. € aus dem Fördergeld-Topf. Weitere Zuwendungsbescheide in Höhe von insgesamt rund 300.000 € sind auch schon an die KWK-Modellkommunen Iserlohn und Ostbevern/Telgte sowie deren Projektpartner gegangen.

In Krefeld sollen Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) mit einer Leistung von rund 5 bis 50 kW genutzt werden. „Der Einsatz solcher Mini-BHKW an sich ist nichts Neues. Was unser Projekt auszeichnet ist eine so genannte wirtschaftlich orientierte Betriebsführung des Mini-BHKW“, sagt Andreas Benz, Leiter Energiemanagement bei der SWK. Die Mini-BHKW werden hierzu gemeinsam über ein virtuelles Kraftwerk gesteuert, um die optimale Fahrweise zu gewährleisten.

Das Betriebsverhalten des Systems wird täglich für den Folgetag berechnet und den Anlagenkomponenten vorgegeben. „Wir berücksichtigen hierbei die Strom-Marktpreise und den individuellen Energiebedarf zur Steuerung und Regelung. Dabei hat die Versorgungssicherheit natürlich grundsätzlich Vorrang“, sagt Sebastian Rubin, der das Projekt seitens der SWK leitet und mit entwickelt.

KWK-Ausbaupotenzial ermittelt

Aufgabe der Hochschule Niederrhein war es, zunächst das KWK-Ausbaupotenzial der einzelnen Quartiere in Krefeld zu analysieren.

„Nach Analyse der Bausubstanz, der Strombedarfe und Wohnstrukturen können wir einzelne Stadteile identifizieren, bei deren energetischer Stadtentwicklung besondere Aufmerksamkeit auf den KWK-Ausbau gerichtet werden sollte“, sagt Janine Bruchmann, Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Hochschule. „Krefeld ist in vielen Gebieten mit Fernwärme versorgt – in den eher dünner besiedelten Randgebieten aber eben nicht.“

Zwei Pilotanlagen ausgesucht

Das zur wirtschaftlich orientierten Betriebsführung erforderliche intelligente Wärme-Managementsystem muss jetzt noch entwickelt werden. Hierzu wird die SWK mit ihrem Projektteam eigene Entwicklungen vornehmen und notwendige Spezialanfertigungen unter verschiedenen Herstellern ausschreiben.

„Ziel ist es, im Frühsommer 2016 in zwei Pilotanlagen die ersten Mini-BHKW mit einer solchen Steuerung einzubauen und über das virtuelle Kraftwerk zu regeln“, sagt Andreas Benz. Der Einbau der Anlagen soll vor Beginn der nächsten Heizperiode im Herbst 2016 abgeschlossen sein, damit die beiden Objekte dann auch versorgt werden können.

Ausgesucht als Pilotanlagen wurden ein Schwimmbad sowie ein Mehrfamilienhaus mit mehr als 50 Parteien. 2017 sollen circa acht weitere Gebäude folgen, in die die neue Mini-BHKW-Technologie eingebaut wird.

Insgesamt soll die elektrische Leistung der Anlagen am Ende 210 kW betragen. „Idealerweise decken wir eine große Spannbreite aus öffentlichen Liegenschaften, Kleingewerbe und großen Wohngebäuden ab, um die hierbei gemessenen Daten und Ergebnisse auch validieren und die Technik optimieren zu können“,  so Rubin.

Wirtschaflichkeitsbetrachtung

Die Wissenschaftler der Hochschule Niederrhein haben auch die Wirtschaftlichkeit des Krefelder Modells mit verschiedenen alternativen Möglichkeiten zur Deckung des Wärmebedarfs verglichen.

„Die Betrachtungen für Mieter und Vermieter sind bereits abgeschlossen und zeigen, dass das Krefelder Konzept die wirtschaftlichste Form der Wärmeversorgung unter Berücksichtigung beider Interessensgruppen ist. Dieses Ergebnis lässt sich aber nicht einfach auf Eigentümergesellschaften übertragen, daher werden wir uns auch weiterhin mit der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für die unterschiedlichen Typen von Endkunden beschäftigen“, erklärt Professor Frank Alsmeyer, Leiter des Projektes an der Hochschule Niederrhein.

Einbindung weiterer Technologien

Ergänzend zum Potential der KWK soll erforscht werden, ob Dezentralisierung auch bei anderen Technologien im virtuellen Kraftwerk sinnvoller ist als der eigenverantwortliche Ausbau und Betrieb durch Verbraucher selbst.

Mit diesem Leitgedanken erforscht die SWK mittels mathematischer Modelle und Simulationen die Übertragbarkeit des Konzeptes auf weitere Energieerzeuger, -verbraucher und -speicher wie etwa Wärmepumpen, Batterien oder Photovoltaikanlagen, die prinzipiell auch in das virtuelle Kraftwerk eingebunden werden können.

Entlastung der Stromnetze

Daneben wird auch die Möglichkeit zur lokalen Entlastung von Stromnetzen von der SWK untersucht. Im laufenden Betrieb werden hierzu konkrete Testreihen durchgeführt, um der Stromnetzbelastung durch erneuerbare Energien gezielt entgegen zu wirken.

Hierbei wird untersucht, ob der sonst übliche Netzausbau oder die zeitweisen Anlagenabschaltungen durch die intelligenten Systeme vermieden werden können.