Das Heizkraftwerk Pforzheim.

Transkript

1 Das Heizkraftwerk Pforzheim. Einkaufszentrum Eutinger Straße Richtung Autobahn Karlsruhe/Stuttgart B10 AS Pforzheim-Ost Gasometer 360 Hohwiesenweg E n z A8 Heizkraftwerk Pforzheim GmbH Hohwiesenweg Pforzheim Telefon: Fax: info@heizkraftwerk-pforzheim.de

2 Fernwärme ein kluges Konzept. Sauber, sicher, effizient. Dipl.-Chem. Ing. Martin Seitz Geschäftsführer Heizkraftwerk Pforzheim GmbH Das Besondere am Heizkraftwerk Pforzheim ist der große Anteil an regenerativen Brennstoffen, die ausschließlich aus der Region stammen. Dazu zählen Biomasse, Ersatzbrennstoffe und Klärgas. Somit können wir zum größten Teil auf teure Importe fossiler Brennstoffe verzichten und die Versorgung der Bürger unserer Stadt gewährleisten. Das ist unser Beitrag zur Energiewende! Vor mehr als 50 Jahren haben sich die Verantwortlichen für den Ausbau der Fernwärmeversorgung in Pforzheim entschieden. Derzeit besteht das Heizkraftwerk Pforzheim aus zwei wesentlichen Anlagen, aus dem Biomasseblock und dem Wirbelschichtblock. Das HKW Pforzheim deckt heute im Wärmemarkt unserer Stadt fast die Hälfte des Bedarfs zur Raumheizung und Brauchwassererwärmung ab. Etwa Einzelfeuerungen bei Haushalten, Betrieben und öffentlichen Einrichtungen, die ansonsten ihre Abgase unbehandelt an die Umwelt abgeben würden, wurden durch die Versorgung mit Fernwärme ersetzt. Für Fernwärme spricht so einiges: Die Erzeugung von Fernwärme und Strom in gekoppelten Prozessen, die so genannte Kraft-Wärme-Kopplung, hat gegenüber einer getrennten Erzeugung den Vorteil, deutlich weniger Primärenergie zu verbrauchen. Ganz wichtig: Fernwärme ist ein äußerst flexibler und damit stets entwicklungsfähiger Energieträger. Die zur Erzeugung eingesetzten Primärenergieträger sind austauschbar, der jeweilige Brennstoff-Mix bestimmt sich aus wirtschaftlichen Gegebenheiten und ökologischen Zielsetzungen. Waren es in der Vergangenheit Kohle, Heizöl und Gas, so haben im HKW Pforzheim im Zeitalter der Energiewende regenerative Brennstoffe wie Biomasse, Ersatzbrennstoffe und Klärgas einen wesentlichen Anteil übernommen. An dieser Entwicklung wird das HKW stetig weiterarbeiten. Der Energieträger Fernwärme eröffnet auch künftig alle Möglichkeiten einer sicheren, wirtschaftlichen und ökologischen Deckung des Wärmebedarfs in Pforzheim. Darüber hinaus kann die Fernwärme auch zur Erzeugung von Kälte dienen, die zur Klimatisierung von Wohnungen, Büros und Industriebetrieben sinnvoll einsetzbar ist. Die zentrale Erzeugung von Fernwärme mit modernster und sauberster Technik leistet einen erheblichen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz. 2 3

3 Hohe Effizienz. Prinzip unseres Heizkraftwerks: Kraft-Wärme-Kopplung. Brennstoffenergie Thermische Energie Bewegungsenergie Nutzenergie (Strom und Fernwärme) Dampferzeuger Turbine Generator Transformator Transformator Wärmespeicher Heizkondensator Pumpe Heizung Pumpen Brauchwasser Kundenanlage Wärmeübergabestation (Wärmetauscher) Meine 60 Kollegen und ich halten unser HKW am Laufen und sorgen dafür, dass die Anlagentechnik stetig optimiert wird. Wir sind stolz darauf, die Bürger und Betriebe von Pforzheim zuverlässig mit Fernwärme und Strom zu versorgen. Mario Heyer HKW-Mitarbeiter Im Gegensatz zum Heizwerk, das nur Wärme erzeugt, und zum Kraftwerk, das allein der Stromerzeugung dient, entstehen bei der Erzeugung in Kraft-Wärme-Kopplung zwei Energiearten: Strom und Wärme. Mit diesem Prinzip nutzt ein Heizkraftwerk die Brennstoffe also weitaus effizienter aus (Brennstoffnutzungsgrad bis zu 80 %) als in getrennten Erzeugungsprozessen von Strom und Wärme. Damit spart diese Technik Brennstoffe ein, schont Ressourcen und vermeidet Emissionen. Das nützt der Umwelt und dem Klima. Zur Grafik Im HKW wird durch die Verbrennung der Primärenergieträger Biomasse, Kohle, Erdgas, Klärgas, Heizöl und Ersatzbrennstoffe energiereicher Hochdruckdampf erzeugt, der in die Turbine geleitet wird. In der Turbine bewegt der Dampf den Turbinenläufer, der wiederum im Generator den Rotor antreibt. Auf diese Weise wird Strom erzeugt, der ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Danach wird der weniger energiereiche Dampf in den Heizkondensator geleitet. Über diesen wird Wärmeenergie auf das Heizwasser übertragen und über Pumpen ins Fernwärmenetz abgegeben. Der zu Wasser kondensierte Dampf wird zum Dampferzeuger zurückgeleitet und dort wieder erhitzt der Kreislauf beginnt von vorne. 350 Mio. kwh Fernwärme jährlich, davon bis zu 135 Mio. kwh auf der Basis regenerativer Brennstoffe 200 Mio. kwh Strom jährlich, davon bis zu 105 Mio. kwh auf der Basis regenerativer Brennstoffe 4 5

4 100 % nachhaltig. Biomasse für die Grundlast. Dampferzeuger Dampf zur Turbine Erdgas + Klärgas Anlieferung Biomasse Brennstofflager m3 Krananlage Werferluft/ Verbrennungsluft Zündund Stützfeuerung Wurfschwebefeuerung Wanderrost Zur Rauchgasreinigungsanlage Speisewasser Der Biomasseblock ist seit 2005 die größte regenerative Erzeugungsanlage in Pforzheim. Etwa Tonnen Biomasse in Form von gehäckseltem Altholz werden genutzt, um ganzjährig Fernwärme und Strom zu produzieren. Damit eignet sich diese Anlage bestens, um die Fernwärme-Grundlast zu decken. In den Sommermonaten erzeugt der Biomasseblock sogar den gesamten Bedarf, sodass die Fernwärme in Pforzheim zu dieser Zeit zu 100 % aus regenerativen Energieträgern kommt. Neben ökologischen Vorzügen wurde der Biomasseblock gebaut, weil der Gesetzgeber mit dem Erneuerbare-Energien- Gesetz die Stromerzeugung aus regenerativen Brennstoffen mit einer auf 20 Jahre garantierten Vergütung fördert. Das HKW nutzte diese Förderung als wirtschaftliche Basis für den Bau und Betrieb des Biomasseblocks. Im Gegensatz zu Kohle, Öl und Gas, die endlich sind, ist der Brennstoff Holz als nachwachsender Rohstoff auch künftig sicher verfügbar. Das Altholz kommt aus der Region und verursacht durch die kurzen Transportwege geringe Emissionen. Auch das Holz selbst überzeugt durch seine ökologischen Qualitäten, denn seine CO 2 -Bilanz ist neutral, das heißt, bei der Verbrennung entsteht nur so viel Kohlendioxid, wie der Baum während seines Wachstumsprozesses aufgenommen hat. Durch ein Qualitätssicherungssystem wird die Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben für das Altholz sowohl beim Holzlieferanten als auch im HKW laufend überwacht. Zur Grafik Das Altholz wird aus dem Brennstofflager über eine Wurfbeschickung in den Feuerraum der Kesselanlage eingebracht und in der Schwebe sowie auf dem Wanderrost verbrannt. Durch den Prozess der Kraft-Wärme-Kopplung wird wiederum die Brennstoffenergie in die Nutzenergien Strom und Fernwärme umgewandelt. Jährlicher Brennstoffeinsatz: Tonnen Stündlicher Brennstoffverbrauch: 12 Tonnen Gesamtinvestition: 42 Mio. Euro Fernwärmeleistung: 30 MW Elektrische Leistung: 13,3 MW 6 7

5 Effiziente Technik für die Mittellast. Der Wirbelschichtblock. Dampf zur Turbine Ascheteilchen Brennstoff Unverbrannte Brennstoffteilchen Zur Rauchgasreinigunsanlage Speisewasser Jährlicher Brennstoffeinsatz: Tonnen Stündlicher Brennstoffverbrauch: 15 Tonnen Gesamtinvestition: 100 Mio. DM Fernwärmeleistung: 42 MW Elektrische Leistung: 30 MW Verbrennungsluft Während der Heizperiode von Oktober bis April wird eine größere Menge Fernwärme benötigt, die der Biomasseblock alleine nicht mehr erzeugen kann. Dieser zusätzliche Bedarf wird vom 1990 in Betrieb genommenen Wirbelschichtblock bereitgestellt. Zur Grafik Beim Wirbelschichtverfahren wird feinkörniger Brennstoff durch aufströmende Verbrennungsluft aufgelockert, verwirbelt und verbrannt. Die Verbrennungsluft strömt aus Düsenköpfen im Wirbelbett. Die Feststoffteilchen werden danach in zwei Zyklonen vom Gasstrom getrennt und der Wirbelschicht wieder zugeführt. Auf diese Weise wird der Brennstoff bestmöglich ausgenutzt. Das Besondere bei unserer Anlage: Ursprünglich nur für den Einsatz des Primärenergieträgers Steinkohle konzipiert, werden mittlerweile 25 % durch überwiegend regenerative Brennstoffe ersetzt. Zu diesen Brennstoffen gehört Klärgas aus dem Klärwerk der Stadt Pforzheim. Besonders interessant sind die so genannten Ersatzbrennstoffe aus heizwertreichen Produktionsreststoffen und aus der mechanisch-biologischen Aufbereitung von Siedlungsabfällen. Im Klartext: Abfall wird bei unseren Lieferanten zu einem Brennstoff mit hohem Heizwert aufbereitet und im Wirbelschichtblock mit niedrigem CO 2 -Ausstoß verbrannt. Flexibel einsetzbar. Die Spitzenlastkessel. An besonders kalten Tagen stehen für den höchsten Fernwärmebedarf im Jahr zwei mit Erdgas oder Heizöl befeuerte Spitzenlastkessel bereit. Technisch gesehen eignen sich diese Brennstoffe sehr gut für die kurzfristige Erzeugung benötigter Wärmemengen, da die Kessel schnell in Betrieb genommen und auch wieder heruntergefahren werden können. Sie erzeugen nur Fernwärme und keinen Strom. 8 9

6 Die Umwelt entlasten, das Klima schützen. Sorptionsmittelsilo Gewebebefilter Rauchgas vom Kessel Vorabscheider (Zyklon) Mischreaktor Zyklonasche-Silo Rezirkulation Reststoffsilo Seit Jahrzehnten versorgen wir sicher und ökonomisch sinnvoll unsere Stadt mit Strom und Wärme. Durch das HKW Pforzheim erreichen wir die ehrgeizigen Klimaziele unserer Stadt und belegen einen Spitzenplatz im Land. Roger Heidt Erster Bürgermeister der Stadt Pforzheim und Aufsichtsratsvorsitzender der Heizkraftwerk Pforzheim GmbH Umweltschutz durch Rauchgasreinigung Das HKW Pforzheim verfügt für die Verbrennung von Biomasse sowie von Kohle und Ersatzbrennstoffen jeweils über hoch wirksame Rauchgasreinigungsanlagen. Durch deren Einsatz werden die strengen gesetzlichen Emissionswerte deutlich unterschritten. Durch die Fernwärmeversorgung Pforzheims aus dem HKW werden Einzelfeuerungsanlagen vermieden, die ihre Abgase ungereinigt an die Umwelt abgeben würden ein wichtiger Beitrag zur Luftreinhaltung in Pforzheim. Zur Grafik Bei der Rauchgasreinigung im Biomasseblock werden die Stickoxide aus den Rauchgasen der Kesselfeuerung über die Entstickungsanlage unschädlich gemacht. Dazu wird im Kessel eine Harnstofflösung eingedüst, die mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasserdampf reagiert. Im Wirbelschichtblock ist das wegen der niedrigeren Verbrennungstemperaturen nicht notwendig, da hier kaum Stickoxide entstehen. Gröbere Partikel werden über einen Zyklon abgeschieden. Schadstoffe, die jetzt noch im Rauchgas enthalten sind, werden mit einem Sorptionsmittel gebunden und zum Gewebefilter geführt. Im Gewebefilter werden Rest-Feinstäube und die gebundenen Schadstoffe abgetrennt, im Reststoffsilo zwischengelagert und einer Verwertung zugeführt. Über die beiden etwa 100 Meter hohen HKW-Schornsteine werden nur gereinigte Abgase abgegeben. Klimaschutz durch Einsparung von Treibhausgasen CO 2 -Faktor Fernwärme im HKW: 104 g CO 2 /kwh Ohne Kraft-Wärme-Kopplung läge er bei 295 g CO 2 /kwh CO2-Faktor Strom im HKW: 574 g CO 2 /kwh Ohne Kraft-Wärme-Kopplung läge er bei 770 g CO 2 /kwh Laut EU-Vorgabe sollen auf Grundlage der Klimaschutzabkommen von Kyoto im Jahr 2020 insgesamt 20 % der Treibhausgase (wie z.b. Kohlendioxid und Methan) gegenüber dem Basisjahr 1990 eingespart werden. Dieses Ziel ist für die Stadt Pforzheim allein durch das HKW bereits heute erreicht. Im HKW fällt ausschließlich das Treibhausgas Kohlendioxid (CO 2 ) an, und dies in weit geringerem Maß, als es bei der getrennten Erzeugung von Strom und Fernwärme, d.h. ohne Kraft- Wärme-Kopplung, der Fall wäre. Ein wichtiger Beitrag zur Reduktion der Treibhausgase ist der Einsatz von CO 2 -neutraler Biomasse, die in Pforzheim zur Erzeugung der Grundlast genutzt wird

7 Vom HKW direkt ins Haus. Vorteile der Fernwärme. Mit Fernwärme können wir uns vieles sparen: keine Vorbestellung von Heizöl, keine Geruchsbelästigung und keinen Schmutz, keine Abgasmessung vom Schornsteinfeger und kein Lärm. Statt Lagerraum haben wir jetzt einen Hobbykeller! Fernwärmeversorgungsgebiete in Pforzheim Warum Wärme selbst erzeugen, wenn sie schon gebrauchsfertig zur Verfügung steht? Wer Fernwärme nutzt, bekommt Wärme aus dem Heizkraftwerk Pforzheim fix und fertig ins Haus. Viele Stadtteile Pforzheims sind an das Fernwärmenetz der Stadtwerke Pforzheim angeschlossen. Einfamilien- oder Mehrfamilienhäuser, ganze Wohnsiedlungen und Bürokomplexe, Krankenhäuser, Hotels, Schulen, Gewerbe- und Industriebetriebe in Pforzheim werden mit Fernwärme aus dem HKW beliefert. umweltschonend, denn sie wird im Heizkraftwerk sehr effizient hergestellt und kommt über ein unterirdisches Leitungsnetz ins Haus. Über die Fernwärme-Übergabestation wird die Wärme des Heizwassers auf den Heizungs- und Warmwasserkreislauf der Fernwärmekunden übertragen und kann mit allen Heizungssystemen genutzt werden. Sorgenfrei, sicher, umweltgerecht und wirtschaftlich so ist Fernwärme. Das Fernwärmenetz in Pforzheim hat mittlerweile eine Gesamtleitungslänge von ca. 110 km. Durch die Fernwärmerohre gelangt bis zu 110 C heißes Wasser in die angeschlossenen Gebäude, die Rücklaufleitungen transportieren das abgekühlte Wasser mit im Schnitt 60 C zurück ins Heizkraftwerk am Hohwiesenweg. Fernwärme hat viele Vorteile: Fernwärmenutzer brauchen keinen Heizkessel mit Brenner, keinen Schornstein und keine Brennstofflagerung. Fernwärme ist außerdem besonders Daten und Fakten Fernwärme 7 Druckerhöhungsstationen 110 km Fernwärmeleitungen Fernwärme-Übergabestationen Etwa versorgte Wohnungen und Betriebe 12 13

8 Jederzeit richtungsweisend. Die Geschichte des HKW Pforzheim. Grundsatzentscheidung für Fernwärme Schon anfangs der 1960er-Jahre haben die Verantwortlichen der Stadtwerke und der Gemeinderat auf die Fernwärme gesetzt, eine kluge und vorausschauende Wahl. Strom und Fernwärme in einem Produktionsprozess: Das bedeutete eine erhebliche Verringerung des Primärenergieeinsatzes und damit auch der Schadstoffbelastung der Umwelt, das war wirtschaftlich und ökologisch ein Meilenstein. Der erste Ausbau Am 25. Juli 1962 legte der Gemeinderat mit der Zustimmung zum Bau eines Heizkraftwerks am Standort Hohwiesenweg den Grundstein zur Erfolgsgeschichte der Fernwärmeversorgung in Pforzheim, damals noch über 2 mit Kohle und Schweröl befeuerte Kessel und einen nachgeschalteten Turbosatz. Mit der ersten Stromabgabe ins Netz nahm das HKW am 4. Januar 1965 den Leistungsbetrieb auf. 1969/70 kamen ein weiterer Hochdruckkessel und 2 Turbinen dazu. Der Gesamtinvest für die erste Ausbaustufe betrug 24 Mio. DM. Umstieg auf den Brennstoff Erdgas Trotz der Ölpreiskrise und der Ungewissheit über die künftige Verfügbarkeit von Energieträgern beschloss der Gemeinderat im Juni 1977 den nächsten großen Ausbau des HKW. Unter den Aspekten der Wirtschaftlichkeit und des Umweltschutzes wurde der Bau eines Gaskombiblocks mit einem Abhitzekessel, einem Gasturbosatz und einer nachgeschalteten Gegendruckturbine für etwa 50 Mio. DM realisiert und im November 1980 in Betrieb genommen erforderte auch für das HKW eine bis 1995 festgelegte Kohleabnahme wurde der nächste große Ausbau des HKW beschlossen, mit etwa 100 Mio. DM die bislang größte Einzelinvestition in Pforzheim. Ein kohlebefeuerter Hochdruckkessel mit zirkulierender Wirbelschichtfeuerung ersetzte die alten Kohlekessel. Mit dieser Feuerungstechnik und einer vorbildlichen Rauchgasreinigung konnte trotz des deutlich angestiegenen Kohleeinsatzes die Gesamtemission des HKW wesentlich verringert werden. Einstieg in regenerative Brennstoffe Das HKW nutzte das Erneuerbare-Energien-Gesetz im Jahr 2000 mit festgelegten Vergütungen beim Einsatz von Biomasse als Chance. Von 2002 bis 2004 wurde der Biomasseblock mit Hochdruckkessel und Turbine geplant und errichtet, der Anfang 2005 den regulären Betrieb aufnahm. Mit dieser ökologisch vorbildlichen Erzeugung von Strom und Fernwärme mit dem Brennstoff Altholz war das HKW ein Vorreiter der Energiewende. Erweitert wurde die Palette der regenerativen Brennstoffe durch die ab 2009 erfolgte Mitverbrennung von Ersatzbrennstoffen im Wirbelschichtkessel. Die Geschichte geht weiter Das HKW hat in seiner 50-jährigen Geschichte technologische Entwicklungen und politisch-gesellschaftliche Ziele mitvollzogen. Mit der Flexibilität beim Brennstoffeinsatz und der Kraft-Wärme-Kopplung wird das HKW Pforzheim auch künftig sicher, wirtschaftlich und ökologisch Fernwärme und Strom für Pforzheim liefern. Rückkehr zur Kohle Der Jahrhundertvertrag zwischen Unternehmen der Elektrizitätsversorgung und des deutschen Steinkohlebergbaus 14 15