Kraft-Wärme-Kopplung mit erneuerbaren Energien in Frankfurt am Main

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1 Kraft-Wärme-Kopplung mit erneuerbaren Energien in Frankfurt am Main Planungs- und privatrechtliche Sicherung der Kraft- Wärme-Kopplung (KWK) in dem Neubaugebiet Frankfurter Bogen mit Wohneinheiten. Nachträgliche Erweiterung einer bestehenden KWK- Anlage und Umstellung auf Bio-Erdgas Projektbeschreibung Im Frankfurter Stadtteil Preungesheim wurde Anfang der 90er Jahre das Neubaugebiet unter dem Namen Preungesheim Ost geplant. Das Planungskonzept sah Geschosswohnungen sowie 300 bis 400 Reihenhäuser sind vor. Insgesamt werden mehr als Menschen in diesem neuen Stadtteil wohnen. Aus Sicht des der Klimaschutzkonzeption der Stadt Frankfurt galt es folgende Ziele im Frankfurter Bogen (früher: Preungesheim-Ost ) umzusetzen: Einsparung von Primärenergie- und CO 2 Emissionen durch Einsatz der Kraft- Wärme- Kopplung. Wirtschaftlicher Betrieb von Kraft- Wärme- Kopplung in dem Neubaugebiet. Planungs- und privatrechtliche Sicherung rationeller Energieversorgung. Abbildung: Bebauungskonzept Frankfurter Bogen Quelle: Stadt Frankfurt am Main 1

2 Integriertes Quartierskonzept der Wärmeversorgung 1999 Wie in allen Neubaugebieten stellte sich auch hier die Frage, ob zahlreiche dezentrale Einzelheizungen, die mehr oder minder gut gewartet und betrieben werden oder die Wärmeproduktion zentral in einem Blockheizwerk (BHKW) wirtschaftlich und ökologisch günstiger ist. Da sich die Grundstücke nicht in einheitlichem Abbildung: Frankfurter Bogen, Wohnen ohne Schornstein, Besitz eines Bauträgers oder der Kommune Quelle: Stadt Frankfurt am Main befanden, musste der wirtschaftliche Betrieb einer zentralen Versorgungslösung, mit hohen Anschlussdichten planungsrechtlich gesichert werden. Die Stadtverordnetenversammlung Frankfurt hat mit einer kommunalen Satzung auf Basis der Hessischen Gemeindeordnung und der Hessischen Bauordnung festgelegt, dass bis auf die Ausnahme von Passivhäusern alle Gebäude an das Nahwärmenetz angeschlossen werden müssen. Parallel dazu wurde in einem Rahmenvertrag zwischen der Stadt Frankfurt am Main und der Mainova AG sichergestellt: dass das Baugebiet mit Nahwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung versorgt wird, dass die im Vergleich zur Einzelheizung günstigeren Wärmepreise mittels Preisgleitklauseln, basierend auf Heizölpreisen und Lohnindizes gekoppelt werden. Hervorzuheben ist in diesem Planungskonzept die Verbindung einer öffentlichen Satzung (Fernwärmesatzung) und eines privatrechtlichen Vertrags zur Sicherung kommunalen Klimaschutzes und sozialverträglicher Wärmeversorgung. Die Erstellung des Energiekonzepts und der Satzung sowie die Koordination mit anderen Fachämtern bezüglich der Satzung erfolgten durch das Energiereferat der Stadt Frankfurt. 2

3 Die Wärmeversorgung ab 1999 Ein zentrales Wärmenetz mit Anschluss an das bestehendes Heizwerk Oberer Ornberg, nördlich der Siedlung ermöglicht den Betrieb eines Blockheizkraftwerks. Neben einem Heizkessel produziert ein erdgasbetriebener Motor gleichzeitig und damit sehr effizient Wärme und Strom. Mit einer elektrischen Leistung von kw entspricht die Stromproduktion von ca. 7 Mio. Kilowattstunden im Jahr etwa dem zukünftigen Strombedarf des neuen Stadtteils. Abbildung: Energiezentrale Oberer Ornberg, Quelle: Mainova Abbildung: BHKW Modul, Quelle: Mainova 3

4 Die Bilanz: Vorher/Nachher Grundlage des Energiekonzepts die Vollkostenrechnung: Um in strittigen Fragen die jeweiligen Beheizungssysteme finanziell vergleichen zu können wurden sämtliche Investitionen in Jahreskosten umgewandelt (annuisiert) und zu den jährlich anfallenden Betriebskosten (= Preis für gelieferte Energieträger) und Nebenkosten (= Wartung, Kaminfeger) addiert. So ergibt sich ein Jahreskostenvergleich auf Vollkostenbasis, der letztendlich Aufschluss über die wahren Jahreskosten der Dienstleistung Beheizung gibt. Wirtschaftliche Vorteile für die Bewohner: Für die Mainova AG war die Sicherung eines großen Wärmeabsatzes Grundlage für ein Preisangebot, bei dem die Jahreskosten der Beheizung und Trinkwassererwärmung unter denen einer Vergleichbaren Erdgasheizung liegen. Neben handfesten Kostenvorteilen für die Hausbesitzer (120 Euro Ersparnis pro Jahr) gibt es noch weitere Gründe die für ein zentrales KWK -Versorgungssystem sprechen. Heizungssystem Kostengruppe Kostenart Erdgas Zentralheizg. Fernwärme Betriebskosten Grundpreis Arbeitspreis Nebenkosten Kaminfeger 42 0 Wartung / Instandsetzung Kapitaldienst Kamin 82 0 Kessel, Regelung, Montage Fernwärme-Hausstation Hausanschluss und BKZ Summe [ /Jahr] Abbildung: Heizkostenvergleich Einfamilienhaus, Quelle: Stadt Frankfurt am Main Hohe Versorgungssicherheit. Zentralen Heizkraftwerken fällt die Umstellung auf alternative Brennstoffe allemal leichter als Hunderten von Einzelgebäuden. Keine Verbrennung im Haus, weil die Wärme gebrauchsfertig geliefert wird Geringer Betriebs- und Wartungsaufwand, weil technisch ausgereifte, wenig störanfällige Bauteile eingesetzt werden Optimale Nutzung der eingesetzten Energie, weil Strom und Wärme gemeinsam in Heizkraftwerken (HKW) erzeugt werden, daher Schonung der Energievorräte. Wegfall der Schadstofferzeugung beim Verbraucher, weil keine Verbrennung im Haus erfolgt. Abgaskontrollen und Rußmessung beim Verbraucher durch den Schornsteinfeger entfallen. Kein Wettbewerbsnachteil: Die Wärmepreise sind, wie auch die Erdgaspreise an den Ölpreis gekoppelt. Dies sichert ein Vertrag der Kommune mit dem Versorger. 4

5 Umweltbilanz Die gekoppelte Produktion von Strom und Wärme in einem zentralen BHKW hat gegenüber dem Betrieb vieler kleiner Heizungsanlagen und dem Bezug von Strom aus Großkraftwerken folgende Vorteile: durch diese rationelle Energieerzeugung werden die CO 2 - Emissionen um ca. 25 %, d.h. um Preungesheim Ost CO 2 Einsparung durch Kraft Wärme Kopplung ca Tonnen CO 2 pro Jahr gesenkt. durch bessere Energieausnutzung wird ca. 25% weniger Primärenergie verbraucht. 75% Verbleibende Emissionen Einsparung 25% Abbildung: CO 2 Einsparung durch KWK, Preungesheim Ost, Quelle: Stadt Frankfurt am Main 5

6 Erweiterung des BHKW Oberer Ornberg und Umstellung auf Bioerdgas Das BHKW Oberer Ornberg wird seit 2011mit klimaschonendem Bioerdgas befeuert, der Primärenergiefaktor sinkt. Der Primärenergiefaktor beschreibt, wie viel CO2-Emission mit der ursprünglich aufgewendeten Energie verursacht wird, bis diese letztlich beim Endverbraucher als Nutzenergie ankommt. Die Gesamt-CO 2 -Vermeidung bei der Wärme- und Strombereitstellung vergrößert sich auf über t pro Jahr, wenn wie für 2013 geplant, ein weiteres großes und mit Bioerdgas befeuertes BHKW in Betrieb geht. Der Anteil der nachhaltig in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugten Wärme steigt damit im Nahwärmenetz auf weit über 50%, der Primärenergiefaktor verbessert sich nochmals. Alle Maßnahmen erfolgen bei Einhaltung aller in einem reinen Wohngebiet wichtigen Umweltvorgaben, die durch die Genehmigung des Regierungspräsidiums sichergestellt werden. Heute versorgen die Gas-Kessel und das BHKW die angrenzenden Wohngebiete Frankfurter Berg und Preungesheim über ein mittlerweile auf über 10 km ausgewachsenes Nahwärmenetz mit 100ten Übergabestationen mit umweltfreundlicher Fernwärme. Der erzeugte grüne Strom wird als EEG-Strom in das Mittelspannungsnetz der Mainova eingespeist, auf Niederspannung am Heizwerk umgespannt und an die Stromkunden der Region geliefert. Stromimporte und Netzbelastung werden dadurch verringert. Abbildung: Nahwärmenetz Oberer Ornberg, Quelle Mainova 6

7 Projektsteckbrief: Maßnahme: Standort: Wohneinheiten/ Wohnfläche Fertigstellung Kessel BHKW-Anlage Nahwärmeversorgung Neubaugebiet Frankfurter Bogen Frankfurt am Main Stadtteil Preungesheim 2500 Wohneinheiten 1999 Kommunale Fernwärmesatzung auf Grundlage eines Energiekonzepts im Rahmen der Bauleitplanung Umstellung des BHKW auf Bioerdgas 2013 Erweiterung der Heizzentrale um ein weiteres BHKW Modul (Bioerdgas) 3 Gas-Kessel 18,5MW, (notfalls HEL), IBN 1988 BHKW kw,th./ kw.el., IBN 1999, 2011 Umstellung auf Bioerdgas Erweiterung der Heizzentrale um ein weiteres KWK Modul. (geplant) CO 2-Einsparung Bis 2011 ca Tonnen pro Jahr Ab 2013 ca Tonnen pro Jahr Beteiligte Firmen Herausgeber/ Kontakt: Mainova EnergieDienste GmbH Solmsstraße Frankfurt Tel.: +49 (0) Kundenservice@mainovaenergiedienste.de Energiereferat 79A Galvanistraße Frankfurt Tel.: 069/ energiereferat@stadt-frankfurt.de Stand: April