Neue Form der Kraft-Wärme-Kopplung – „Wärmetrans“ in Frankenberg

 

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Im Heizwerk Frankenberg wurde eine mit dem "Wärmetrans"-Verfahren arbeitende Referenzanlage in Betrieb genommen. Das Verfahren ermöglicht im Gegensatz zu anderen Verfahren der Wärmeversorgung die größtmögliche Ausnutzung der eingesetzten Primärenergie.

Waermetrans

Im März 2005 wurde im Heizwerk Frankenberg eine mit dem "Wärmetrans"-Verfahren arbeitende Referenzanlage in Betrieb genommen. Das Verfahren ermöglicht im Gegensatz zu anderen Verfahren der Wärmeversorgung die größtmögliche Ausnutzung der eingesetzten Primärenergie. Der Normnutzungsgrad liegt bei ca. 160 Prozent und wird insbesondere durch die Einbindung von Umgebungswärme und die Abkühlung der Blockheizkraftwerk- und Kesselabgase auf ca. 30 °C erreicht.

Das Heizwerk, in dem drei Gaskessel mit einer Gesamtleistung von 16,5 Megawatt installiert sind, versorgt über ein Fernwärmenetz ein Wohngebiet mit 1750 Wohneinheiten, kommunale und gewerbliche Abnehmer.

Waermetrans

Wärmetrans Frankenberg
Quelle: GGF

Die in Frankenberg eingesetzte Technologie "Wärmetrans" besteht aus der Kombination eines erdgasbetriebenen Blockheizkraftwerk (350 Kilowatt elektrische Leistung, 520 Kilowatt thermische Leistung) mit zwei Wärmepumpen (je 400 Kilowatt thermische Leistung, Leistungsziffer circa 3,4). Die Wärmepumpen werden mit dem im Blockheizkraftwerk erzeugten Strom angetrieben und transformieren Umwelt- bzw. Abwärme auf 70 °C zur Einspeisung in das Fernwärmenetz. Weitere Wärmemengen für die Fernwärmeversorgung liefert das Blockheizkraftwerk selbst.

Die Anlage ist mit einer thermischen Leistung von 1.300 Kilowatt für die Sommerlast ausgelegt und soll damit ganzjährig die Wärmegrundlastversorgung sicherstellen. Im Winter und in der Übergangszeit kommen zusätzlich Kessel aus dem vorhandenen Heizwerk zum Einsatz. Weiterhin ist mit der neuen Anlage die Auskopplung von Regelenergie möglich.

Die Kombination der Komponenten sowie deren regelungstechnische Abstimmung haben einen innovativen Charakter. Die für das Heizwerk in Frankenberg konzipierte Anlage erreicht im Vergleich zur konventionellen Kesselanlage rechnerisch insgesamt etwa eine Halbierung des Brennstoffeinsatzes und damit etwa auch eine Halbierung der Kohlendioxidemissionen. Jährlich werden 760 Tonnen Kohlendioxid eingespart.

Die Investitionskosten der Nachrüstung dieses Verfahrens lagen bei 995.000 Euro. Die Wirtschaftlichkeit ist bei entsprechenden Einsatzbedingungen gegeben. Mit den Brennstoffkosteneinsparungen von 150.000 Euro und den Erlösen aus der Regelenergiebereitstellung lassen sich die höheren Investitionskosten in einem vertretbaren Zeitraum refinanzieren, so dass sich die Frankenberger Anlage in rund 4-6 Jahren amortisiert.

Die Blockheizkraftwerk-Module, Wärmepumpen, Rohrleitungen, Armaturen, Behälter, Pumpen, Pufferbehälter, Wärmetauscher et cetera sowie die MSR-Leittechnik, die Elektrotechnik und die Planung wurden durch das Sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie gefördert.

In Frankenberg konnten im ersten Betriebsjahr im Vergleich zum Vorjahr 3.754.813 Kilowattstunden Gasbezug vermieden werden. Des Weiteren wurden trotz des vermiedenen Gasbezugs 592.282 Kilowattstunden Elektroenergie zum Eigenverbrauch beziehungsweise zur Netzeinspeisung erzeugt.

Mit der „Wärmetrans“ wird der umweltfreundlichen Kraft-Wärme-Kopplung ein neues Anwendungsfeld geboten. Für die meisten Blockheizkraftwerke muss aus monetären und ökologischen Erwägungen das Ziel in Zukunft sein, den Strom nicht mehr ins Netz einzuspeisen, sondern mit Wärmepumpen wieder in Wärme zu verwandeln.

Mittlerweile hat sich das Verfahren auf dem Markt etabliert, und es wurden mehrere Anlagen errichtet.

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