Erfolgreiche Planung und Realisierung von Wärmenetzen. Klaus Preiser

Transkript

1 Erfolgreiche Planung und Realisierung von Wärmenetzen Klaus Preiser

2 Wärmeversorgung bei badenovawärmeplus Incl. Tochtergesellschaften erzeugen wir bei badenovawärmeplus ca. 250 Mio. kwh Wärme und 80 Mio. kwh Strom im Jahr Damit versorgen wir ca Menschen mit umweltfreundlicher und kostengünstiger Wärme und erzeugen nebenbei Strom aus Kraft- Wärme-Kopplung für ca Menschen Aktuell betreiben wir 145 Wärmeerzeugungsanlagen (37 kw und 43 MW) - 35 mit Kraft-Wärme-Kopplung (50 Motoren) - 13 Holzenergieanlagen (Hackschnitzel, Pellets) - 4 Wärmepumpen, 1 große Solarthermische Anlage Dazu gehören 35 Anlagen mit Wärmenetz, Gesamtnetzlänge: 127 km

3 Warum Wärmenetze? Wärmeerzeugung Nutzung effizienter Technologien, die nur in großen Anlagen möglich bzw. sinnvoll sind (Kraft-Wärme-Kopplung, Biomasse) Einsatz größerer Anlagen, die höhere Wirkungsgrade aufweisen Flexible Anpassung der Heizzentrale an sich ändernde Rahmenbedingungen (Brennstoffe, Technologien) Nutzung lokaler Wärmepotenziale: z.b. Abwärme, Biogas, Geothermie Kundenanlage Raumgewinn: Wärme-Übergabestation statt Heizkessel Keine Feuerstätte, kein Schornstein Keine Mess- und Kehrgebühren Keine Brennstoffbeschaffung bzw. -bevorratung

4 Beispiel: Kraft-Wärme-Kopplung Vergleich: Elektrische Leistung Wärmeleistung Wirkungsgrad el./th./ges. Kleines BHKW* im Mehrfamilienhaus 5,5 kw 12,5 kw 27 %/61 %/88 % Größeres BHKW im Fernwärmenetz 420 kw 504 kw 40 %/51 %/91 % Deckungsanteil BHKW (th.) Verluste im Wärmenetz 70 % - 70 % 10 % *BHKW = Blockheizkraftwerk

5 Beispiel: Kraft-Wärme-Kopplung 350 Spezifische CO2-Emissionen (kg/mwh) Einzelversorgung -40 % 10 % Netzverluste Wärmeerzeugung Nahwärme -57 % Wärmeverteilung 0 Fazit: Gaskessel BHKW Gaskessel BHKW Zentrale Wärmeversorgung nur bei Nutzung effizienter Technologien sinnvoll Wärmeversorgung mit größerem, zentralem BHKW trotz Netzverlusten günstiger Kompensation der Wärmeverluste im Netz durch effizientere Anlage in der Zentrale

6 Wärmeverluste (1): Rohrqualität Rohrtyp: Dämmung: Einzelrohre Doppelrohr Standard 1 x verstärkt 2 x verstärkt Wärmeverlust je Trassenmeter (W/m) Standard 1 x verstärkt 2 x verstärkt Standard 1 x verstärkt 2 Einzelrohre Randbedingungen: Vorlauftemperatur = 80 C, Rücklauftemperatur = 40 C Doppelrohr DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200

7 Wärmeverluste (2): Wärmedichte 40% 35% 30% Randbedingungen: Nennweite DN 50, Vorlauftemperatur = 80 C, Rücklauftemperatur = 40 C Standard 1 x verstärkt Wärmeverlustanteil 25% 20% 15% 2 Einzelrohre 2 x verstärkt Standard 1 x verstärkt 10% 5% Doppelrohr 0% Wärmedichte (kwh/a je Meter Trasse) Wärmedichte und Wärmeverluste stehen im direkten Zusammenhang Mindestwert KfW-Förderung: Wärmedichte > 500 kwh/a je Meter Trasse Ziel: Wärmedichte > kwh/a je Meter Trasse, d.h. < 10 % Wärmeverluste

8 Kostengruppen eines Wärmenetzes Tiefbau Aushub, Sandbett, Einbau meistens mit komplettem Bodenaustausch Ggf. Entsorgung von kontaminiertem Boden (Teer-Spritzdecke) Wiederherstellen der Oberfläche (Asphaltdecke, Pflaster, Grünanlagen) Verkehrssicherung, Umbau bestehender Versorgungsleitungen Rohrleitungsbau Nahwärmeleitung als Einzel- oder Doppel-Rohr Dehnungsbögen, Dehnungskompensation Absperrarmaturen, Abzweige, Reduzierungen, Entlüfter, Hauseinführungen, Lecküberwachung, Messkabel mit Leerrohr Übergabestationen In der Regel indirekte Übergabestation mit Plattenwärmetauscher, WW-Bereitung Verrohrung der Primärseite, von Hausanschluss bis Übergabestation

9 Kosten eines Wärmenetzes Tiefbau Aushub/Einbau im Bestand, Asphalt o. Pflaster 170 /Tm Aushub/Einbau im Neubaugebiet, unbefestigt 75 /Tm Entsorgung von kontaminiertem Boden 75 /t (ca. 45 /m³) Zulagen: Mehrtiefe (je 10 cm) 30 /Tm Bodenklasse 7 14 /Tm stärkerer Asphalt 25 /Tm Rohrleitungsbau Nahwärmeleitung, DN 125 T-Stück, DN 125 Bogen, DN /Tm 975 /Paar 860 /Paar Übergabestationen Indirekte Übergabestation 100 kw (ohne WWB) Verrohrung der Primärseite 1.200

10 Fördermöglichkeiten Summe aller Kosten Nahwärmnetz im Bestand im Mittel über alle DN Nahwärmenetz im Neubaugebiet über alle DN ca. 450 /Tm ca. 280 /Tm Förderung des Neu- und Ausbaus eines Wärmenetzes nach 6a des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWK-G) Förderhöhe: 1 je Millimeter Nenndurchmesser und Trassenmeter Beispiel: DN125 Innendurchmesser 132,5 mm Förderung 132,50 /Tm maximal 20 % der ansatzfähigen Investitionskosten Bedingung: mindestens 50 % Wärme aus KWK im Wärmenetz KfW-Tilgungszuschuss im Programm Erneuerbare Energien, 271, 281 Förderhöhe: 60 /Tm im Neubaugebiet, 80 /Tm im Bestand Kombination mit der Förderung nach KWK-G möglich, dann nur noch 20 /Tm Seit : nicht überwiegend zur Wärmeversorgung von Neubauten

11 Beispiel: Baukosten für ein Wärmenetz /Tm 370 /Tm Neuverlegung im Stadtgebiet Trassenlänge: 295 m Nennweiten: DN65 - DN100 Rohr- und Tiefbau einschl. Zubehör u. Nebenkosten Planung/Pojektmanagement Baukosten ( ) Einmessen/Dokumentation Tiefbau (Asphalt) Leerrohre/Steuerleitungen Muffen+Montage Rohrmontage Armaturen Formteile 0 Rohrleitungen Einzelrohr Doppelrohr Doppelrohr: Einsparungen im Tiefbau, aber höhere Kosten für Rohre und Formteile Bei günstigen Tiefbaukosten kann die Verlegung von Doppelrohr auch teurer sein Doppelrohr hat in der Regel die geringeren Lebenszykluskosten (Bau+Betriebskosten)

12 Baubeginn Rohrlieferung und Vorbereiten von Formteilen (hier U-Dehner) Eine detaillierte Trassenplanung und Begehung vor Ort ist wichtig. Baustelleneinrichtung und Vorausarbeiten des Tiefbaus. U-Dehner

13 Rohrleitungsbau Schweißarbeiten am Rohrsystem Kugelhahn Stichprobenartige Röntgenprüfung der Schweißnähte sinnvoll Schrumpfmuffen Parallelabzweig T-Abzweig

14 Dehnungskompensation mit U-Dehner Stahlrohr dehnt sich beim Temperaturanstieg aus. Zulässige, gerade Verlegelänge: ca. 100 m U-Dehner Leerrohr für Messkabel Dehnungspolster

15 Erschwernisse beim Bau von Wärmenetzen Leitungsquerungen, durch Starkregen eingestürzter Graben, kontaminierter Aushub, Fahrbahnbrücken, Verkehrsregelung, Absperrungen, Grabenverbau

16 Einsanden der Leitungen Wichtig ist das Verdichten, auch in den Zwischenräumen und das Unterfüllen der Leitungen. Auflager aus Holz müssen entfernt werden.

17 Wiederherstellen der Geländeoberfläche Nachschnitt der Asphaltkante, Verdichten Bitumen- und Feinbelag, Mutterboden, Rasenflächen, Hecken

18 Freiburg Raimannweg 13 Mehrfamilienhäuser Wärmebedarf 830 MWh/a Wärmedichte kwh/a/tm Wärmeverluste 5,6 % 41 Reihenhäuser Wärmebedarf 560 MWh/a Wärmedichte 980 kwh/a/tm Wärmeverluste 16,4 % Gesamtprojekt Wärmedichte kwh/a/tm Wärmeverluste 9,9 %

19 Nahwärmeversorgung Spittelacker, Freiburg 60 Reihenhäuser, 1 MFH Holzpellets-Kessel 400 kw Pufferspeicher 20 m³ Wärmebedarf 500 MWh/a Brennstoffbedarf Pellets 180 t/a Trassenlänge 890 m (Erdreich 480 m, Keller 410 m) Netztemperaturen 78/45 C Wärmeverluste 130 MWh/a (26 %) Wärmedichte 560 kwh/a/tm Heizzentrale

20 Nahwärmeversorgung Kehl Kreuzmatt Versorgung: Klinik, Schulen, Reihenhäuser 2 Erdgas-BHKW, je 347 kw el, 556 kw th 2 Erdgas-Kessel, je kw Pufferspeicher 80 m³ Wärmeerzeugung ca MWh/a Trassenlänge m Netztemperaturen 85 / 55 C Wärmeverlust ca. 850 MWh/a (8 %) Wärmedichte 3,2 MWh/a/Tm

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit