Wärmeverbund Wohngebiet Grünäcker- Allmendäcker Kraft-Wärme-Kopplung und Prozess-Abwärme der Druckerei Körner
Vorwort Die klimapolitischen Ziele der Landes- und Bundesregierung sind klar definiert. So bedeutet beispielsweise der beschlossene Ausstieg aus der Atomenergie eine schrittweise Erhöhung der Stromversorgung aus erneuerbaren Quellen oder Kraft-Wärme-Kopplung. Dabei nehmen Energieeffizienz und Energiesparen eine immer wichtigere Rolle ein. Seit der Gründung der Stadtwerke Sindelfingen GmbH im Jahre 1998 sehen wir die unternehmerische Verpflichtung in einer nachhaltigen Energiewirtschaft. Wir haben früh erkannt, dass ein verantwortungsvoller Umgang mit Energie eine wichtige Zukunftsaufgabe ist. Dabei sind wir weit aus mehr als nur Träger von Know-How. Als kommunaler Energieversorger stehen wir in der Verantwortung, die Energiewende in Sindelfingen umzusetzen. Der bedeutendste Schritt ist hierbei sicherlich der sukzessive Ausbau der Nah- und Fernwärme. So betreiben wir neben dem großen Fernwärmenetz in der Innenstadt und auf dem Flugfeld auch Nahwärmenetze wie z. B. im Neubaugebiet Innerer Bühl in Darmsheim oder im Wohngebiet Hülben II in Holzgerlingen. Die Wärmeerzeugung erfolgt dabei konsequent durch den Einsatz der umweltfreundlichen Kraft-Wärme-Kopplung oder Erneuerbarer Energien. Mit der Gründung der Stadtwerke haben wir auch die Wärmeversorgung des Wohngebietes Grünäcker und dessen späterer Erweiterung im Baugebiet Allmendäcker übernommen. Mit fortschreitender Entwicklung dieser Wohngebiete erfolgte in den vergangenen Jahren ein kontinuierlicher Ausbau des Wärmenetzes sowie ein zunehmender Bedarf an ökologisch erzeugter Wärme. Besonders erwähnenswert ist hierbei die im Jahre 2008 realisierte Abwärmenutzung aus der 600 Meter entfernten Druckerei Körner. In dieser einzigartigen Kooperation wurde ermöglicht, dass bisher ungenutzte Abwärme aus dem Trocknungsprozess der Druckerei in das Nahwärmenetz der Stadtwerke eingespeist wird. Der Einsatz fossiler Energie kann dadurch erheblich reduziert werden. Somit leistet die Wärmeerzeugung im Heizkraftwerk Grünäcker einen wichtigen Beitrag, um den klimawirksamen CO 2 -Ausstoß zu senken und die aktuellen Anforderungen an Heizsysteme nach den gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen. Ihre Stadtwerke Sindelfingen GmbH Heizkraftwerk Grünäcker 2 3
So entsteht Nahwärme im Heizkraftwerk Grünäcker Einsparung von 40% Primärenergie durch Kraft-Wärme-Kopplung Das Prinzip Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Energie doppelt genutzt Bei der Erzeugung von Nahwärme wird das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung genutzt. Hierbei wird die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme der Maschine sinnvoll genutzt und als Heizwärme verwendet. Sie wird in Form von Heißwasser über Rohrleitungen an die Kunden geliefert. Bei konventioneller Stromerzeugung in Großkraftwerken hingegen entstehen erhebliche Energieverluste durch ungenutzte Abwärme, die über Kühltürme an die Umgebung abgeführt wird. Die Nutzung der Abwärme bei der Kraft- Wärme-Kopplung spart so 40% Primärenergie und 65% CO2 ein. Deshalb nennt die Bundesregierung die Kraft-Wärme-Kopplung in ihrem Klimaschutz-Programm die bedeutendste Maßnahme zur Reduzierung der Treibhausgase. Stromgenerator Gasmotor Abgaswärme Motorwärme Ein Gasmotor treibt einen Generator zur Stromerzeugung an. Die Abwärme des Motors wird ins Nahwärmenetz eingespeist. Kraft-Wärme-Kopplung 7% Verlust Strom 60% Brennstoff Motor Generator BHKW 23% 30% Wärme Herkömmliche Kraftwerke (Strom) 43% Verlust Großkraftwerk 4% Verlust Strom 100% Brennstoff 66% Turbine Generator 23% 34% 30% Wärme im Heizkessel 47% Gesamtverluste Wärme Heizkraftwerk Grünäcker 4 5
Zusätzliche Wärmeeinspeisung Abwärmenutzung der Druckerei Körner Industrieabwärme In unser Wärmenetz wird seit dem Jahr 2008 überschüssige Wärme aus dem nahegelegenen Unternehmen Körner Druck eingespeist. Hier wird die Trocknungsabwärme der Rotationsdruckmaschinen mit einer Gesamtleistung von über 2 MW für die Nahwärme genutzt. Die bedruckten Papierbahnen durchlaufen mit einer Geschwindigkeit von 17 Metern pro Sekunde (entspricht 61,2 km/h) einen mit Gas befeuerten Trockner bei 230 C. Die in der Druckfarbe enthaltenen Lösemittel werden mit einer Temperatur von 800 C nachverbrannt. Ein Großteil der dabei entstehenden Wärme wird dem Trockner wieder zugeführt. Die bei diesem Verfahren entstandene gereinigte Abluft (Reingas) verlässt den Trockner mit einer Temperatur von ca. 400 C. Dem Reingas wird über Dach die Druckmaschine Wärme in vier Luft-Wasser-Wärmetauschern mit jeweils rund 500 kw entzogen. Vor dem Anschluss an das Nahwärmenetz wurde die Abwärme in der Druckerei nur teilweise für Warmwasser und Heizung genutzt. Da aber Wärmeangebot und Nachfrage nicht deckungsgleich waren, kann die Abwärme erst mit der Anbindung an das Wärmenetz vollständig genutzt werden. Im Endausbau der Wohngebiete werden so rund 3.000 MWh pro Jahr in das Nahwärmenetz der Stadtwerke eingespeist. Das entspricht einer Energiemenge von etwa 340.000 Liter Heizöl oder 3,7 Mio. kwh Erdgas (Hs). Trockner Nahwärmenetz Nachverbrennung der lösemittelhaltigen Dämpfe Der CO2-Ausstoß sinkt dadurch jährlich um etwa 700 Tonnen gegenüber einer alternativen Wärmeerzeugung in Erdgaskesselanlagen. Dieses Projekt verdeutlicht den großen Vorteil von Wärmenetzen. Die Wärmeversorgung durch ein Nahwärmenetz bietet für die zukünftige Energieversorgung die größte Flexibilität, da die zentrale Wärmeerzeugung mit den unterschiedlichsten Technologien und Brennstoffen erfolgen kann. 400 C Wärmetauscher Papierbahn Drucksaal Papierbahn läuft in den Trockner Überprüfung des Trocknungkanals Qualitätskontrolle der bedruckten Papierbögen Luft-Wasser-Wärmetauscher über Dach 6 7
Pro Umwelt... Nahwärme ist Klimaschutz CO2-Einsparung Im Endausbau der Wohngebiete werden im Nahwärmenetz Grünäcker-Allmendäcker etwa 26.000 MWh Wärme an Kunden geliefert. Die Wärme stammt zum überwiegenden Teil aus Anlagen mit Kraft- Wärme-Kopplung und industrieller Abwärme. Die Wärmeerzeugung ist mit einer gleichzeitigen Stromerzeugung von rund 14 Mio. kwh verbunden. Verglichen mit der Wärmeerzeugung in herkömmlichen Erdgaskesselanlagen werden im Endausbau durch das Heizkraftwerk Grünäcker pro Jahr über 4.000 Tonnen CO2- Emission eingespart. Dies entspricht einer Einsparung von rund 80 %. Tonnen pro Jahr 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 CO2-Emission der Nahwärme im Vergleich zur Standardversorgung mit Erdgaskessel 5.000 Erdgas einschließlich einer 60%igen Solarnutzung beim Brauchwarmwasser 1.000 Nahwärme einschließlich Abwärmenutzung der Druckerei Körner Wärmeerzeugung im Heizkraftwerk Grünäcker im Jahresverlauf Das Diagramm zeigt die erwartete Wärmeerzeugung im Heizkraftwerk im Endausbau des Wärmenetzes im Monatsverlauf. Die Grundlast bilden dabei die Blockheizkraftwerke einschließlich der Abwärmenutzung von der Druckerei Körner. In Spitzenlastzeiten stehen moderne erdgasbetriebene Spitzenlastkessel bereit. MWh 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Spitzenlast Abwärmenutzung der Druckerei Körner Wärmenutzung aus Kraft-Wärme-Kopplung Neuer Spitzenlastkessel im Heizkraftwerk Grünäcker Mit der Installation eines neuen Erdgaskessels halten die Stadtwerke seit dem Jahr 2016 knapp 10.000 kw für die Spitzenlast und den Reservefall bereit. Mit modernster Technik konnte die Versorgungssicherheit für unsere Kunden nochmals deutlich verbessert werden. 8 9
Versorgungsgebiet Grünäcker - Allmendäcker 1995 Bau des Heizkraftwerks Grünäcker mit Blockheizkraftwerken 2 x 520 kw th /346 kw el Spitzenlast-Heizkessel 2 x 2.200 kw th 1999 Anschluss der Johannes-Widmann Schule (750 kw) sowie des Kindertagheims Zeppelinstraße (75 kw) 2008 Realisierung der Abwärmenutzung der Druckerei Körner (ca. 4 x 500 kw) Anschluss und Versorgung der Firma Solo 2011 Erschließung Baugebiet Allmendäcker I Anschluss des Heizkraftwerkes Schwenninger Straße (mit 1.500 kw) Abwärmenutzung der Druckerei Körner Johannes Widmann Schule Fischer GmbH Heizkraftwerk Grünäcker Anschluss Nachwachsende weiterer Kunden Rohstoffe im leisten Umfeldeinen der Schwenninger bedeutenden Beitrag Straße zur (gegenwärtig Lösung der aktuellen Umwelt- und Energieprobleme, Verträge mit einer Gesamtleistung von 3.800 kw) da sie permanent verfügbar sind, lokal 2012 Installation produziert eines werden weiteren können BHKW und mit somit 1.300 volkswirtschaftlich kw th /1.165 kw el unabhängiger von Energiekartellen machen. Da diese Energieträger der bei Firma der Verbrennung Fischer nur so viel 2015 Anschluss CO2 freigeben, wie sie während ihrer 2016 Installation Wachstumsphase eines weiteren aufgenommen Spitzenlastkessels sind mit sie 5.200 im Vergleich kw zu fossilen Energie- haben, Anschluss trägern des CO2-neutral. Gymnasiums Unterrieden (600 Biogas kw) und Pflanzenöl aus zertifiziertem, nachhaltigem Anbau eignen sich besonders zum 2017 Demontage eines Betrieb BHKW einer mit KWK-Anlage. 520 kw th /346 kw el Installation eines neuen BHKW mit 712 kw th /527 kw el Wohngebiet Schwenninger Straße Wohngebiet Allmendäcker I Wohngebiet Grünäcker geplantes Wohngebiet Allmendäcker II 2018 Erschließung Baugebiet Allmendäcker II Gymnasium Unterrieden 10 11
Nahwärme im Vergleich Die beste Antwort auf die neue Energieeinsparverordnung Nahwärme ist Ökowärme! Gesetzliche Rahmenbedingungen Bis zum Jahr 2020 soll nach den nationalen Klimaschutzzielen der Bundesregierung die Emission von Treibhausgasen (vor allem CO2) um 40 % reduziert werden. Um dieses Ziel erreichen zu können, wurden verschiedene Gesetze beschlossen, die von großer Relevanz für die Planung und Durchführung von Bauvorhaben und Bestandsgebäuden sind: die bundesrechtliche Energieeinsparverordnung (EnEV) 25 das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz für Neubauten (EEWärmeG) 0 das landesrechtliche Erneuerbare-Wärmegesetz für Bestandsbauten (EWärmeG). und solare Nachwachsende Rohstoffe leisten einen Nahwärme Erdgas bedeutenden Beitrag zur Lösung der aktuellen Umwelt- die Energieein- und Energieprobleme, Warmwaserbereitung So fordert beispielsweise sparverordnung da (EnEV) sie permanent seit dem Jahr verfügbar 2016 sind, lokal mindestens 25 produziert Prozent weniger werden Primärenergiebedarf. Auch das aktuelle Erneuerba- können und somit Nahwärme im Vergleich volkswirtschaftlich unabhängiger von Energiekartellen machen. Da diese Energiere-Wärme-Gesetz Baden-Württemberg Führen Sie für den Vergleich mit anderen (EWärmeG) fordert seit Juli 2015 statt Heizungssystemen einen Vollkostenvergleich bisher 10 % nun träger 15 % bei Anteil der erneuerbarer Verbrennung nur so viel durch. Nur so erfahren Sie, wie Energien, wenn CO2 eine freigeben, neue Heizungsanlage wie sie während sich ihrernahwärme für Sie rechnet. eingebaut wird Wachstumsphase selbst für Nichtwohngebäude. sind sie im Vergleich zu fossilen Energie- aufgenommen haben, trägern CO2-neutral. Die Wärmeversorgung aus dem Heizkraftwerk Grünäcker bietet hier allen Biogas und Pflanzenöl aus zertifiziertem, Bauherren und nachhaltigem Gebäudeeigentümern Anbau eignen sich besonders zum Betrieb zur Erfüllung einer KWK-Anlage. beste Voraussetzungen der gesetzlichen Vorgaben. Grund dafür ist, dass Nahwärme aus Kraft-Wärme- Kopplung als hocheffizient eingestuft ist. Dadurch erfüllt sie die Anforderung des bundesrechtlichen EEWärmeG sowie des landesrechtlichen EWärmeG weit über das geforderte Ziel hinaus. Vollkostenvergleich Wärmeversorgung Neubau (Gesamtkosten pro Jahr) Kostenverteilung pro Jahr in % 125 100 75 50 Betriebskosten Brennstoffkosten Kapitalkosten Heizöl und solare Warmwaserbereitung Holzpellets Wärmepumpe Dabei reicht es nicht aus nur die Brennstoffkosten (Arbeits- und Grundpreis) zu vergleichen maßgeblich für einen realen Vergleich sind die Vollkosten (einschl. Investitions-, Wartungs- und Reparaturkosten) des gesamten Heizungssystems. TÜV-Bewertung Primärenergiefaktor Da unsere Nahwärme umweltfreundlich und effizient in Kraft-Wärme-Kopplung bzw. mit industrieller Abwärme erzeugt wird, ergibt sich ein günstiger Primärenergiefaktor, der unter anderem Freiräume bei der Einhaltung der Energieeinsparverordnung (EnEV) schafft: Nahwärmenetz Grünäcker/Allmendäcker: fp = 0,62 12 13
Sicher, sauber, bequem und flexibel Geringere Investitionen Geringe Folgekosten Maximale Sicherheit Ein Anschluss an das Wärmenetz ist mit überschaubaren Kosten verbunden. Kessel und Brenner verschwinden aus Ihrem Keller und werden gegen eine platzsparende Wärmeübergabestation ausgetauscht. An Ihrer vorhandenen Wärmeverteilung und in den Wohnräumen muss kaum etwas verändert werden. Alles, was eine herkömmliche Heizung beim Neubau teuer macht, entfällt: Sie benötigen keinen Heizungskeller: Da Sie keine Lagerhaltung für Brennstoffe benötigen, müssen Sie auch keinen Heizungskeller vorsehen. Sollte Ihr Haus trotzdem über einen Keller verfügen, kann dieser sinnvoll anderweitig genutzt werden. Sie benötigen keinen Heizkessel: Die Heizungswärme wird über einen Wärmetauscher in das hauseigene Heizungssystem eingespeist. Sie benötigen keinen Schornstein: Wo keine Abgase entstehen, ist auch keine Abführung notwendig. Ihre Wärmeverteilung ist nahezu wartungsfrei: Ein Nahwärmeanschluss ist für Sie ungefähr so wartungsarm wie ein Stromanschluss. Eventuell anfallende Arbeiten am vorgelagerten System werden durch die Stadtwerke erledigt. Sie sparen die Kosten für Instandhaltung und Reinigung des Abgassystems und des Kessels: Jede Kesselanlage muss in Intervallen regelmäßig geprüft und gereinigt werden. Die Kosten, die der Schornsteinfeger und der Heizungsinstallateur dafür in Rechnung stellt, sparen Sie ein. Ansparung und Kapitalbindung für Reparatur, Neuanschaffung und Entsorgung der alten Heizung entfallen ebenfalls: Da Ihr Haus über keine eigene Kesselanlage verfügt, kann auch nichts kaputtgehen. Auch das erhöht Ihre Liquidität. Nahwärme als Wärmequelle ist die sicherste Heizform: Sie lagern keine Brennstoffe, die Verbrennung findet nicht im Haus statt und Sie brauchen keine Angst vor auslaufendem Heizöl oder teuren Tankreinigungen zu haben. Auch ein Ausfall der Wärmeversorgung ist unwahrscheinlich, da die Wärme von mehreren Anlagen, die rund um die Uhr überwacht werden, in unser Wärmenetz eingespeist wird. So kann Ihr Haus auch während längerer Abwesenheit sicher und zuverlässig temperiert werden. Maximaler Komfort Jederzeit komfortable Wärme frei Haus so viel Sie brauchen. Ohne Brennstoffbestellung und störende Gerüche, ohne Auslaufgefahr und Brennerprobleme. Erdgas Pflanzenöl Bioethanol Heizöl Kohle Holz u. Stroh Biogas Nahwärmenetze bieten die Möglichkeit, auch in Zukunft weitere Wärmequellen einzubeziehen. Auch zusätzliche andere Arten der Wärmeerzeugung können in das Nahwärmenetz einspeist werden, ohne dass in den einzelnen Gebäuden Investitionen und Baumaßnahmen notwendig werden. Brennstoff Siedlungsabfälle Motor/Generator Industrieabwärme KWK-Aggregat Gasturbine/Generator Stromnetz Nahwärmenetz Holzheizwerk Strom Wärme In unser Nahwärmenetz wird überwiegend Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) und Wärme, die sonst ungenutzt an die Umwelt abgegeben würde, eingespeist. In KWK-Anlagen können prinzipiell fast alle Brennstoffe eingesetzt werden. In der Regel wird Erdgas als primärer Brennstoff verwendet. Die Technik moderner KWK-Anlagen ist so ausgereift, dass die Energieerzeugung auch mit anderen Brennstoffen funktioniert. Dazu gehören Deponiegas und das bei der Vergärung in Biogasanlagen anfallende Methangas. Hier wird nicht einmal eine besondere und energieintensive Aufbereitung des Methangases auf Erdgasqualität nötig, sondern das Biogas kann in diesen Motoren direkt verbrannt werden. Blauer Himmel statt Rauchwolken Verstopfter Filter, verschlammter Tank und defekter Heizkessel gehören der Vergangenheit an. Platz für die eigene Sauna Platzsparende Nahwärme-Übergabestation 14 15
Unser Nahwärmeteam sorgt rund um die Uhr für eine störungsfreie Wärmeversorgung Ihre Ansprechpartner Lars Haustein Tel. 07031 / 6116-323 Fax. 07031 / 6116-333 L.Haustein@stadtwerke-sindelfingen.de Dittmar Hüge Tel. 07031 / 6116-404 Fax. 07031 / 6116-333 d.huege@stadtwerke-sindelfingen.de Rosenstraße 47 71063 Sindelfingen www.stadtwerke-sindelfingen.de