Erneuerung der BHKW-Anlage des GKW Köln- Stammheim

Transkript

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2 Erneuerung der BHKW-Anlage des GKW Köln- Stammheim Sven Haddenhorst TU 1999

3 1 BHKW-Anlagen auf Klärwerken 2 Projektziele 3 Grundlagenermittlung 4 Vorplanung 5 Entwurfsplanung 6 Ausschreibung 7 Ausführung 3

4 1. BHKW-Anlagen auf Kläranlagen Abwasser Geklärtes Abwasser Klärschlamm Klärgas Stabil. Klärschlamm Therm. Energie Elektr. Energie

5 Energiequelle Klärschlamm Erzeugung des Klärschlamms als Nebenprodukt durch Reinigungsprozeß auf Kläranlagen Nutzung des Energiegehaltes des Klärschlammes vor endgültiger Ablagerung durch: Direkte Verbrennung nach vorheriger Entwässerung in Mono- oder Mitverbrennungen Anaerobe Faulung zur Stabilisierung, Verminderung des Klärschlammmenge (ca. 1/3) und Gewinnung von Klärgas mit ggf. anschließender Klärschlammverbrennung Nutzung des Klärgases zur Strom- und Wärmegewinnung 5

6 Anaerobe Faulung Organischer Anteil ca. 60 bis 70% des Klärschlamms Umsetzung von ca. 50% des organischen Anteils und dadurch Reduktion der Klärschlammmenge um ca. 1/3 Gewinnung von Klärgas mit einem Methananteil von ca. 60% und einem Kohlendioxidanteil von ca. 40% Aus 1 kg Klärschlamm werden ca. 0,3 Nm³ Klärgas entsprechend ca. 1,5 kwh Energie gewonnen Umsetzung unter Zuführung von Wärme in charakteristischen Faultürmen Klärgasmenge Köln-Stammheim ca. 9 Mio. Nm³ entsprechend rund 50 GWh pro Jahr 6

7 Alternative Nutzungen des Klärgases Nutzung als reine Wärmequelle in Heizsystemen v.a. für den Eigenbedarf (davon ca. 2/3 für die Faulung) mit hohen Überschüssen Gesamtwirkungsgrad Beispiel Köln ca. 30% Nutzung in Gasmotoren in direkter Umsetzung in mechanische Energie v.a. für die Belüftung Gesamtwirkungsgrad Beispiel Köln ca. 30 % (Zusammen ca. 60% verbunden mit erhebl. Invest für Umrüstung der Verdichter) Nutzung in Gasmotoren als Blockheizkraftwerke (BHKWs) und dadurch Gewinnung von Strom und Wärme Gesamtwirkungsgrad bei Fernwärmenutzung Beispiel Köln ca. 80% 7

8 2. Projektziele

9 Definition der Projektziele Vorgabe der Projektziele durch die Stadtentwässerung Köln Erneuerung des zwischen 10 und 20 Jahre alten Bestandes mit Zielhorizont 2020 Steigerung und Optimierung der energetischen Ausbeute Einhaltung eines Kostenrahmens von insg. rund 10 Mio. Umsetzung bis Ende

10 3. Grundlagenermittlung

11 Definition Grundlagenermittlung nach HOAI Ermittlung der Voraussetzung zur Lösung der Aufgabe durch die Planung Konkretisierung Einholung der Daten des Ist-Zustandes (Planunterlagen Bau-, Maschinen- und Elektrotechnik, Betriebsdaten etc.) Vorevaluierung möglicher Umsetzungsalternativen Lokalisierung und Einholung der für die Bewertung der Umsetzungsalternativen notwendigen Daten Identifizierung und Durchführung zusätzlicher Gutachten 11

12 Problematiken der Grundlagenermittlung Qualität der Bestandsdaten v.a. Maschinen- und Elektrotechnik Qualität der Betriebsdaten (Messungen) Erfassung von Randbedingungen und Schnittstellen Umsetzung der Grundlagenermittlung Zeitraum ca. 4 Monate zw und Darstellung in Erläuterungsbericht und Präsentation Q IV.08 Q I.09 Q II.09 Q III.09 Q IV.09 Q I.10 Q II.10 Q III.10 Q IV.10 Q I.11 Q II.11 Q III.11 Q IV.11 Q I.12 Q II.12 12

13 4. Vorplanung

14 Definition der Vorplanung nach HOAI Erarbeitung der wesentlichen Teile einer Lösung der Aufgabe Konkretisierung der Vorplanung Untersuchung von Lösungsmöglichkeiten Auswahl der Anzahl und Größe der Motoren Energieoptimierungen Standortvarianten für zusätzliche Bauwerke Konkretisierung der Planung R&Is Lagepläne Vorverhandlung mit Behörden Ermittlung des Genehmigungsbedarfes Kostenschätzung 14

15 Problematiken der Vorplanung Qualität der Bestands- und Betriebsdaten Erfassung von Randbedingungen und Schnittstellen Herbeiführung richtungsweisender Entscheidungen Umsetzung der Vorplanung Zeitraum ca. 4 Monate zw und Darstellung in Erläuterungsbericht und Präsentation Q IV.08 Q I.09 Q II.09 Q III.09 Q IV.09 Q I.10 Q II.10 Q III.10 Q IV.10 Q I.11 Q II.11 Q III.11 Q IV.11 Q I.12 Q II.12 15

16 Ergebnisse der Vorplanung Nutzung des vorhandenen Bauwerkes Einsatz von 3 neuen Gasmotoren mit wesentlich verbessertem elektrischen Wirkungsgrades und einer Leistung von je 2 MW elektrisch davon ein Aggregat als Stand-By Einsatz eines neuen Dieselmotors mit einer Leistung von 2 MW elektrisch als reines Notstromaggregat Umbau der vorhandenen Mittelspannungseinspeisung Neubau einer Klärgaskühlung und einer Klärgasreinigung Erneuerung wesentlicher Teile peripherer Anlagen der BHKW- Anlage u.a.: Gas-, Diesel- und Schmierölversorgung Lüftung Kühlwasserversorgung Fernwärmeanschluß 16

17 6. Genehmigungsplanung

18 Definition der Genehmigungsplanung nach HOAI Erarbeitung und Einreichung der Vorlagen für die erforderlichen öffentlich-rechtlichen Verfahren Konkretisierung der Genehmigungsplanung Definition des Genehmigungsbedarfes Vorgespräch mit den Behörden Ermittlung der Zuständigkeit (Hier Bezirksregierung für Verfahren nach BImSchG) Abklärung des Genehmigungsverfahrens Erörterung des Untersuchungsbedarfes 18

19 Problematiken der Genehmigungsplanung Evaluation der notwendigen Verfahren und Einstimmung des Auftraggebers Konkretisierung der Genehmigungsplanung Zeitraum ca. 5 Monate zw und inkl. Genehmigung Durchführung einer Voruntersuchung nach TA Luft und TA Lärm Feststellung des Bedarfs einer UVP Erarbeitung und Einreichung der Unterlagen Q IV.08 Q I.09 Q II.09 Q III.09 Q IV.09 Q I.10 Q II.10 Q III.10 Q IV.10 Q I.11 Q II.11 Q III.11 Q IV.11 Q I.12 Q II.12 19

20 Ergebnisse der Genehmigungsplanung Bau eines neuen Kamins zur Einhaltung der TA Luft Umplanung der Lüftungsanlage zur Einhaltung der TA Lärm Anpassung der Kostenschätzung (Erheblich Mehrkosten) 20

21 6. Entwurfsplanung

22 Definition der Entwurfsplanung nach HOAI Erarbeitung der endgültigen Lösung der Planungsaufgabe Konkretisierung der Entwurfsplanung Durchplanung der Anlage auf Grund der Ergebnisse der Vor- und Genehmigungsplanung Konkretisierung der Planung R&Is, Meßstellen- und Verbraucherlisten Lage-, Aufstellungs-, Baupläne 1:100 Vorstatiken Verfahrens- und maschinentechnische Vorberechnungen Umbauplanung Kostenberechnung, Mittelabflußplan Rahmenterminplan 22

23 Problematiken der Entwurfsplanung Qualität der Bestands- und Betriebsdaten Abklärung von Schnittstellenproblematiken zum Betrieb und anderen Projekten Erläuterung von Änderungen in Bezug auf Rahmenterminplan und Kostenstruktur Umsetzung der Entwurfsplanung Zeitraum ca. 5 Monate zw und Darstellung in Erläuterungsbericht und Präsentation Q IV.08 Q I.09 Q II.09 Q III.09 Q IV.09 Q I.10 Q II.10 Q III.10 Q IV.10 Q I.11 Q II.11 Q III.11 Q IV.11 Q I.12 Q II.12 23

24 7. Ausschreibung

25 Definition der Ausschreibung nach HOAI Hier Zusammenfassung der Leistungsphasen 5 (Ausführungsplanung), 6 (Vorbereitung der Vergabe) und 7 (Mitwirkung bei der Vergabe) Konkretisierung Leistungsphase 5 als detaillierte techn. Durchplanung der Entwurfsplanung Leistungsphase 6 als Erstellung der Ausschreibungsvorlagen Planwerk 1:50 Leistungsbeschreibung Baubeschreibung Vergabeverfahren, Vergabebedingungen etc. Prüfungskriterien, EU-Ausschreibung Losaufteilung und Schnittstellendefinition Kostenanschlag 25

26 Konkretisierung Leistungsphase 7 als Begleitung des Ausschreibungsverfahrens Koordinierung und Beantwortung von Rückfragen Prüfung und Auswertung der Angebote Bietergespräche Vergabe 26

27 Problematiken der Leistungsphasen 5 bis 7 Detailabstimmungen Tiefe der Angebotsunterlagen / Abstimmung mit ZTVs etc. Losaufteilung Ggf. Vorziehen von dringender Maßnahmen Prüfungs- und Vergabeproblematiken Umsetzung der Leistungsphasen 5 bis 7 Zeitraum ca. 9 Monate zwischen und Detailplanung ca. 5 Monate Ausschreibung ca. 3 Monate Auswertung und Vergabe ca. 2 Monate Darstellung der Leistungsphase 5 in Präsentation Q IV.08 Q I.09 Q II.09 Q III.09 Q IV.09 Q I.10 Q II.10 Q III.10 Q IV.10 Q I.11 Q II.11 Q III.11 Q IV.11 Q I.12 Q II.12 27

28 Beispiel Entwicklungsphasen Planlauf 28

29 8. Ausführung

30 Ausblick Vergabe im September 2010 Einhaltung des Kostenrahmens Koordinierung der Detailplanungsphase Umsetzung zwischen bis Randproblematiken Fernwärmevermarktung Betriebliche Einschränkungen Schnittstellenkoordination Informationskoordination 30

31 Vielen Dank mein Taxi wartet 31