Wohnen mit Prozesswärme

Technik

Heizenergie - Die Mineraloelraffinerie Oberrhein und die Stadtwerke Karlsruhe treiben den Ausbau der Wärmeauskopplung aus der Raffinerie voran. Mit Gesamtinvestitionen in Höhe von rund 25Mio. Euro werden weitere Abwärmequellen im zweiten Werkteil der Raffinerie erschlossen. Schon seit 2010 nutzen die Stadtwerke überschüssige Niedertemperatur-Abwärme aus den Raffinerieprozessen für die Fernwärmeversorgung.

25. November 2014

Bisher nutzen die Stadtwerke Karlsruhe (SWK) Prozessabwärme mit einer Leistung von rund 40MW aus dem Werkteil 2 der Raffinerie für die Fernwärmeversorgung. 2013 haben die Stadtwerke nach eigenen Angaben insgesamt rund 300.000MWh von der Mineraloelraffinerie (Miro) bezogen; das entspricht dem Wärmebedarf von rund 25.000Haushalten und spart 65.000t Kohlendioxid pro Jahr, so die Stadtwerke in einer Mitteilung. Mit der Niedertemperatur-Prozessabwärme aus dem Werkteil 1 der Raffinerie stehen den Stadtwerken zusätzlich jährlich rund 220.000MWh für die Fernwärme zur Verfügung. Das Unternehmen plant, diese Wärme voraussichtlich ab Oktober 2015 ins Fernwärmenetz einzuspeisen. Diese Wärmemenge entspricht dem Bedarf weiterer 18.000Wohnungen. »Aktuell werden in Karlsruhe rund 26.000 Wohnungen mit Fernwärme beheizt. Hinzu kommt in der gleichen Größenordnung die Fernwärmeabgabe an Gewerbe, Handel, Dienstleistung und Industrie«, so die Stadtwerke.

Darüber hinaus werden durch den extensiven Ausbau der Fernwärmeversorgung in Karlsruhe bis 2020 rund 40.000Wohnungen und viele weitere Gewerbe und Industrieunternehmen an die Fernwärme angeschlossen. Bis zur Inbetriebnahme der ersten Ausbaustufe des Fernwärmetransfersystems war die Abwärme für die Raffinerie nach eigenen Angaben nicht wirtschaftlich nutzbar und wurde über Luft- und Wasserkühler an die Umwelt abgegeben.

Heute koppelt Miro die Wärmeenergie mit einer Temperatur von 120°Celsius in das Fernwärmetransfersystem nach Bedarf der Stadtwerke aus; die nicht benötigte Abwärme wird auch weiterhin an die Umwelt abgegeben. Für die erste Ausbaustufe, die im Herbst 2010 fertiggestellt wurde, mussten neben der 6km langen Transport-Doppelleitung der Stadtwerke auch sieben neue Wärmetauschergruppen, 3000m Rohrleitung und circa 90 Mess- und Regeleinrichtungen auf dem Raffineriegelände gebaut werden.

Bei den Stadtwerken wurden unter anderem drei Übergabe-Wärmetauscher installiert. Zum Transport der Wärme ins Heizkraftwerk West wurde eine rund 5km lange Transportleitung gebaut; im HKW West selbst sind ebenfalls Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme auf das Fernwärmenetz sowie ein Rückkühlwerk installiert worden, um die Wärme bedarfsgerecht übernehmen zu können.

Gesteigerte Effizienz

»Karlsruhes größtes Umweltprojekt erreicht eine neue Entwicklungsstufe«, sagte im Mai die damalige Erste Bürgermeisterin von Karlsruhe, Margret Mergen, als der zweite Bauabschnitt des Projekts vorgestellt wurde. »Mit der Nutzung von Prozessabwärme aus der Raffinerie werden zukünftig jährlich über 100.000 Tonnen CO2 vermieden. Damit leisten beide Unternehmen einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Karlsruher Klimaschutzziele«, so Mergen weiter. Auch für Karl Roth, Technischer Geschäftsführer der Stadtwerke Karlsruhe, stehen die Umweltaspekte im Vordergrund: »Nachhaltigkeit und Klimaschutz bilden die Grundlage, an Hand derer die Glaubwürdigkeit und die Zukunftsfähigkeit unseres Unternehmens gemessen wird«, so Roth.

Die Energieeffizienz der Raffinerie wird durch die Niedertemperatur-Abwärmenutzung um 5% gesteigert. »Das hilft der Umwelt und unserem Raffineriestandort Karlsruhe, um im Wettbewerbsvergleich noch besser auszusehen«, so Hans-Gerd Löhr, Sprecher der Geschäftsführung der Miro, bei der Projektvorstellung im Mai. Die Fahrweise der Raffinerie wird durch die Auskopplung für die Fernwärme nicht beeinflusst. »Das ist vertraglich geregelter Grundsatz, dass die Raffineriefahrweise von der Fernwärmeauskopplung unbeeinflusst ist: Liefern nach Können und Vermögen«, so die Miro in einer Mitteilung. Nun laufen die Arbeiten für den zweiten Bauabschnitt.

Stadtteilheizung

Die Stadtwerke Karlsruhe betreiben ein rund 180km langes Fernwärmenetz, das im Moment durch den Bau einer dritten Hauptleitung nach Süden erweitert wird. Die Kosten betragen voraussichtlich rund 35 Mio €. Dadurch erschließen die Stadtwerke bis 2019 vier weitere Stadtteile für die Fernwärmeversorgung. Durch das Projekt sind rund 6.300 Haushalte und Gewerbebetriebe anschließbar, von denen im ersten Schritt zu Beginn dieser Heizperiode rund 2.500Haushalte und Gewerbebetriebe ans Netz gingen. Die Leitung nebst Querspangen hat laut SWK eine Gesamtlänge von rund 13km und führt bis zur Südseite des Hauptbahnhofs in Karlsruhe. Das Heizwasser stammt schon heute zu über 90% aus Kraft-Wärme-Kopplung bei der Stromerzeugung im Rheinhafen-Dampfkraftwerk der EnBW und aus Prozessabwärme der Miro.

Vertragsschluss 2006

Die Abwärme der Anlage wird vorrangig durch Plattenwärmetauscher ausgekoppelt und über eine Transportleitung zur Fernwärmezentrale der Stadtwerke Karlsruhe im Heizkraftwerk West geleitet. Hier wird sie in das Fernwärme-Stadtnetz eingespeist.

Diese Leitung wurde nach Angaben der Stadtwerke von vornherein so dimensioniert, dass sie nun auch die Wärme aus dem zweiten Werkteil transportieren kann. Eine weitere Fernwärmeleitung führt von der Raffinerie nach Norden. Die sogenannte Wärmeversorgung Nord wird circa 12Mio. € kosten. Sie beheizt zwei neue Wohngebiete auf militärischen Konversionsflächen. Der Primärenergiefaktor des Karlsruher Fernwärme-Stadtnetzes liegt bei 0,49 und wird sich durch die erweiterte Nutzung von Abwärme aus der Raffinerie weiter verringern. Die spezifischen CO2-Emissionen der Karlsruher Fernwärme betrugen 2013 111g pro kWh Heizwärme. Die Idee zu der Kooperation zwischen SWK und Miro hatten zwei Mitarbeiter der Unternehmen, die sich als ehemalige Studienkollegen auch privat kannten.

Die ›Chemie‹ muss stimmen

2006 unterzeichneten die Unternehmen dann eine gemeinsame Vereinbarung, die die Zusammenarbeit besiegelte. »Das Vertrauensverhältnis zwischen Industrie und Versorger und das gegenseitige Verständnis für die unterschiedlichen Unternehmensstrategien muss vorhanden sein und die ›Chemie‹ zwischen den Beteiligten muss stimmen«, so die SWK.

Bei den Verträgen müsse das Grundverständnis klar geregelt sein - wie ist die Zuordnung von Chance und Risiko unter den Partnern? -, empfehlen die Stadtwerke. Denn dann müssen nicht alle Eventualitäten im Vorfeld geregelt werden, weil bei Eintritt der Chance beziehungsweise des Risikos nach dem Grundverständnis gehandelt wird, so die SWK.

Pilotcharakter

Das Projekt hat Pilotcharakter und in der Branche bereits für Aufsehen gesorgt. So sind laut SWK bereits mehrere Anfragen anderer Raffineriebetreiber bei dem Stadtwerk oder bei Miro eingegangen. Im Ruhrgebiet versorgten früher viele Stahlwerke die Fernwärmenetze der örtlichen Versorger. Als Anfang der neunziger Jahre das Stahlwerk in Duisburg-Rheinhausen schloss, mussten die dortigen Stadtwerke ein eigenes Heizkkraftwerk ertüchtigen, um die Energielieferungen des Stahlwerks zu ersetzen und das Fernwärmenetz zu versorgen. Aber nicht jeder Industriebetrieb mit eigener Dampf- oder Wärmeerzeugung eignet sich für eine Auskopplung ins Fernwärmenetz. Häufig sind die Betriebstemperaturen mit durchschnittlich 60°Celsius zu niedrig. Fernwärmesysteme arbeiten in der Regel mit Vorlauftemperaturen von 90 bis 120°Celsius. 2012 wurden bundesweit rund 54.000TJ aus Fremdbezug ins Fernwärmenetz eingespeist. Nach Ansicht der SWK gibt es gute Chancen, dass der Anteil wächst. Durch das Bewusstsein, dass der Klimawandel mehr Engagement erfordert, durch höhere Energiepreise und durch politische Vorgaben haben sich die Rahmenbedingungen geändert, heißt es bei den Stadtwerken. Die Fördermöglichkeiten dienen dabei als flankierende Maßnahmen. (hd)

Erschienen in Ausgabe: 10/2014