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Kurztitel: Erneuerbare Fernwärme 2020 ' das multifunktionale Fernwärmenetz als Wärmedrehscheibe
Laufzeit: 05/2016 bis 03/2017
Themen: Energieplanung für Städte, Dezentrale Energieerzeugung, Wärmenetze & Kältenetze, Energiespeicherung, Abwärmenutzung, Solare Wärme
Innovation: Um den klimaneutral erzeugten Anteil der Fernwärme auszubauen, werden die Abwärme des örtlichen Stahlwerks, große Solarkollektorfelder und ein multifunktionaler Großwärmespeicher in das Fernwärmenetz integriert.
Schlagworte:
Kurztitel: Wärmedrehscheibe-II
Laufzeit: 10/2017 bis 09/2022
Themen: Energieplanung für Städte, Dezentrale Energieerzeugung, Wärmenetze & Kältenetze, Energiespeicherung, Abwärmenutzung, Solare Wärme
Innovation: Um den klimaneutral erzeugten Anteil der Fernwärme auszubauen, werden die Abwärme des örtlichen Stahlwerks, große Solarkollektorfelder und ein multifunktionaler Großwärmespeicher in das Fernwärmenetz integriert.
Schlagworte:
Kurztitel: Wärmedrehscheibe-II
Laufzeit: 10/2017 bis 09/2022
Themen: Energieplanung für Städte, Dezentrale Energieerzeugung, Wärmenetze & Kältenetze, Energiespeicherung, Abwärmenutzung, Solare Wärme
Innovation: Um den klimaneutral erzeugten Anteil der Fernwärme auszubauen, werden die Abwärme des örtlichen Stahlwerks, große Solarkollektorfelder und ein multifunktionaler Großwärmespeicher in das Fernwärmenetz integriert.
Schlagworte:

Quintessenz

  • Stahlwerk liefert thermische Leistung von 6 MW – allerdings stark schwankend
  • Solarthermie soll auf eine Kollektorfläche von 20.000 m2 ausgebaut werden
  • Groß-Wärmespeicher speichert Wärme saisonal und kann kurzzeitige Leistungsspitzen im Netz ausgleichen
  • Durch Biomasse-Heizkraftwerk, Bioerdgas-Blockheizkraftwerk und Solarthermie liegt erneuerbarer Anteil im Wärmenetz bereits bei 50%

Die brandenburgische Stadt Hennigsdorf will innerhalb von fünf Jahren den klimaneutral erzeugten Anteil der Wärme in ihrem Fernwärmenetz auf 80 Prozent ausbauen. Dazu planen die Stadtwerke, die Abwärme des örtlichen Stahlwerks und große Solarkollektorfelder in das Netz zu integrieren. Ein multifunktionaler Großwärmespeicher soll die notwendige Flexibilität schaffen. Das Konzept steht, die Umsetzung ist 2017 gestartet. Hennigsdorf dient damit als ein Reallabor für die regenerative Zukunft der Wärmeversorgung.

Projektkontext

Die Stadtwerke Hennigsdorf versorgen 9.500 Wohneinheiten, kommunale Einrichtungen sowie 54 Gewerbe- und Industriebetriebe mit Fernwärme. Der jährliche Wärmeabsatz beträgt rund 117 GWh, die derzeitige thermische Erzeugerkapazität 82,5 MW. Erneuerbare Energieträger liefern bereits die Hälfte der örtlichen Fernwärme. Für den wirtschaftlichen Betrieb eines Biomasse-Heizkraftwerks und eines Bioerdgas-Blockheizkraftwerks wurde in den Jahren 2009 und 2010 ein hydraulischer Gesamtverbund der ursprünglich vier Einzelnetze geschaffen. Die Grund- und Mittellast des Verbundnetzes lassen sich so ganzjährig aus regenerativen Quellen decken.

Forschungsfokus

Jetzt möchten die Stadtwerke den Anteil an klimaneutraler Wärmeerzeugung auf 80 Prozent ausbauen. Zwei weitere Wärmequellen sollen dazu für die Fernwärmeversorgung erschlossen werden: Abwärme aus der Industrie, insbesondere aus einem im Versorgungsgebiet ansässigen Stahl- und Walzwerk, sowie solarthermische Anlagen, zentral durch Kollektorfelder der Stadtwerke und dezentral bei den Kunden. Dafür ist eine grundlegende Umstrukturierung und Weiterentwicklung des bestehenden Fernwärmenetzes und dessen Regel- und Betriebsweise notwendig.

Die Umsetzung des komplexen Projektes ist bis 2020 geplant und wird durch ein umfangreiches Mess- und Evaluierungsprogramm begleitet. Das historisch gewachsene Bestandsnetz von Hennigsdorf ist typisch für eine deutsche Mittelstadt und kann damit als Vorbild für die Weiterentwicklung solcher Netze hin zu einer klimaneutralen Fernwärmeversorgung dienen.

Versorgungsgebiete des Fernwärmenetzes Hennigsdorf mit den dazugehörigen Heizzentralen und der bestehenden und geplanten Wärmeeinkopplung

© Ruppin Consult GmbH

Bestehende und geplante Zusammensetzung der Energiequellen des Fernwärmenetzes Hennigsdorf

© tetra ingenieure GmbH

Energiesystem

Bereits jetzt speist eine solarthermische Anlage mit 854 m2 Kollektorfläche in das Fernwärmenetz ein. Um das Ziel einer zu 80 Prozent klimaneutralen Fernwärmeversorgung zu erreichen, ergaben Berechnungen unter Berücksichtigung der Abwärmenutzung aus dem Stahlwerk eine zusätzlich notwendige Kollektorfläche von ca. 20.000 m2.

Aus dem Stahlwerk ist eine thermische Leistung von im Mittel ca. 6 MW für die Fernwärme nutzbar. Die Abwärme fällt allerdings sehr diskontinuierlich an. Gleichzeitig muss sich dezentral produzierte Wärme, sei es aus Klein-KWK-Anlagen oder aus Solaranlagen jederzeit in das Netz einspeisen lassen. Für eine Entkopplung der Einspeisung voneinander und vom aktuellen Wärmeverbrauch ist ein multifunktionaler Wärmespeicher mit einem Wasservolumen von 22.000 m3 geplant. Er soll aktuell nicht benötigte Wärme aufnehmen, sie saisonal speichern und zugleich im Netz kurzzeitig Leistungsspitzen ausgleichen.

Das Fernwärmenetz selbst muss neben den klassischen Transporteigenschaften zukünftig weitere Aufgaben erfüllen: Es dient nicht nur als Speicher für kurzzeitige Lastspitzen bei der Wärmebereitstellung, sondern soll den Einsatz unterschiedlicher, auch dezentraler Wärmeeinspeisungen optimieren und das Lastmanagement der in das Netz integrierten Wärmespeicher übernehmen.

Modellbildung der Netzbereiche mit den Wärmeerzeugern

© Solites

Performance

2018 laufen die Planungen und Ausschreibungen zur Wärmeauskopplung aus dem Stahlwerk sowie zur Errichtung einer Fernwärmetrasse vom Stahlwerk zum Fernwärmenetz. Die Inbetriebnahme ist noch in der Heizperiode 2018/19 vorgesehen, um mithilfe konkreter Messwerte den Großspeicher exakt dimensionieren zu können. Ab 2020 soll dieser errichtet werden, was im Anschluss den schrittweisen Ausbau der Solarthermie erlaubt. Parallel dazu laufen die Arbeiten zur hydraulischen und regelungstechnischen Optimierung des Netzbetriebs, um die örtlich verteilten Wärmeenergieeinspeisungen und auch die Umkehr von Strömungsrichtungen im Fernwärmenetz zu ermöglichen.

Letzte Aktualisierung: 8. Mai 2018

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