Industrielle Abwärmenutzung - Webinar vom 12.05.2020

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Das Webinar

Das Webinar zum Thema industrielle Abwärmenutzung des Netzwerk Wärmewende am 12.05.2020 hat die Erwartungen übertroffen. Das zweite Live-Seminar im Netzwerk Wärmewende hat die Bedeutung der Wärmewende für die Versorgungswirtschaft unterstrichen. Auch dieses Mal wurde ein konkretes Praxisbeispiel vorgestellt. Als Gastreferent hat Herr Stefan Dallorso von den Stadtwerke Hennigsdorf GmbH sein beispielhaftes Versorgungskonzept vorgestellt, Fragen beantwortet und für die Diskussion zur Verfügung gestanden.

 

Wärme, die in einem Prozess entsteht, dessen Hauptziel die Erzeugung eines Produktes oder die Erbringung einer Dienstleistung oder einer Energieumwandlung ist, und die dabei als ungenutztes Nebenprodukt an die Umwelt abgeführt werden müsste, bezeichnen wir als unvermeidbare industrielle Abwärme.

 

Eine Möglichkeit zur Nutzung ist die Einspeisung der Abwärme in Wärmenetzsysteme. Die Potenziale dazu wurden zuletzt auf ca. 60 TWh beziffert1. Um diese Zahl zu berechnen wurden bereits zahlreiche Nebenbedingungen, wie die Nähe von Wärmequelle (Abwärme-Produzent) und vorhandene Wärmesenken (Wärmenetz), die Art der vorliegenden Prozesse sowie dessen Temperaturniveaus, berücksichtigt. Die besonders interessanten Gebiete für die Nutzung der unvermeidbaren industriellen Abwärme sind dicht und mittel besiedelte Bereiche, die in unserem Konzeptpapier „Die Wärmezielscheibe“ identifiziert wurden. Mit einer Einspeisung von 60 TWh könnten 15 % der Wärmenachfrage in diesen Gebieten aus CO2-freien Quellen bereitgestellt werden.

 

Das Vorzeigebeispiel - Stadtwerke Hennigsdorf GmbH

Ein Vorzeigebeispiel sind die Stadtwerke Hennigsdorf GmbH, die seit letztem Jahr Abwärme aus einem lokalen Elektrostahlwerk auskoppeln und in ihr Fernwärmenetz einspeisen. In der Stadt an der nordöstlichen Grenze zu Berlin versorgen die Stadtwerke schon seit den 60er Jahren die Einwohner mit Fernwärme (derzeit ca. 9.800 Haushalte). Im Zuge des Klimaschutzes fasste die Stadt Hennigsdorf bereits in 2015 weitreichende Beschlüsse für den Klimaschutz und es entstand das Projekt „Wärmedrehscheibe“ mit dem Ziel einer nahezu vollständigen regenerativen Wärmeversorgung.

 

Herr Dallorso betonte, dass es für die Umsetzung des Projekts durchaus unternehmerischen Mut, Zeit und Durchhaltevermögen brauchte. Das Ziel dabei war, eine ökologisch nachhaltige und wirtschaftlich darstellbare Lösung zu finden, welche die örtlichen Gegebenheiten optimal nutzt. Neben den technischen Überlegungen sind allerdings das Vertragswerk und die Wirtschaftlichkeit zentrale Punkte, da die Refinanzierung der Investitionen sichergestellt werden muss.

 

Das Vorgehen

Nach intensiven technischen Untersuchungen wurde der Hubbalkenofen im Walzwerk als beste Abwärmequelle identifiziert, da die Abgase nur geringe Verschmutzung aufweisen und der Leitungsweg zum Fernwärmenetz kürzer darstellbar war. Nach der Festlegung des Prozesses wurden im nächsten Schritt Messungen der Abgaswärmeleistung und der –temperatur vorgenommen und in einem Scatter-Plot ausgewertet. Diese Daten bildeten die Grundlage für die Auslegung des Abgaswärmetauschers (AWT). Auf Rückfrage antwortete Herr Dallorso, dass die Dimensionierung des AWT die größte Herausforderung darstelle, da diese auch ausschlaggebend für alle folgenden Schritte, wie zum Beispiel die Antragsstellung für Fördermittel gewesen sei.


Die Entscheidung fiel auf einen AWT mit 8 MW thermischer Leistung, der die 230-650° C heißen Abgase auf maximal 120° C abkühlt und auf der anderen Seite den Fernwärmerücklauf von 60° C auf max. 95° C erwärmt.

 

Die Erkenntnisse

Im Laufe des Projekts sei deutlich geworden, dass die Belange und die uneingeschränkte Produktion des Stahlwerks an erstes Stellte stehe, so Dallorso weiter. Der Abwärmenutzer sei gleichzeitig Innovationstreiber und „Junior-Projektpartner“. Ein weiterer wichtiger Teilschritt stellte die Vertragsgestaltung mit Punkten wie Vertragsdauer, Schnittstellen, Finanzierung und Vergütung dar. Herr Dallorso ergänzte, dass im vorliegenden Fall die Leistung weder besichert, noch garantiert über die Vertragsdauer vorliege, sondern von Prozessen und dem Fortbestand des Industrieunternehmens abhänge. Von daher mussten auch Absicherungskonzepte entwickelt und die entsprechenden Risiken transparent zum Eigentümer transportiert werden.

 

Abschließend führte Herr Dallorso an, dass nicht nur die Auskopplung und Einspeisung der Abwärme in das Fernwärmenetz an sich eine Herausforderung darstellte, sondern auch die Auswirkung auf die Netzhydraulik und die Dimensionierung des Netzanschlusses beachtet werden mussten. Dazu mussten Leitungen auf dem Betriebsgelände verlegt werden sowie eine Bahnquerung der Deutschen Bahn vorgenommen werden, die zusätzlichen nicht unerheblichen Aufwand bedeutete.

 

Das Ergebnis

Seit Ende 2019 befindet sich die Anlage in Probebetrieb und liefert Wärme für das Netz. Die ersten Ergebnisse sind positiv und die anvisierte Wärmeenergieeinspeisung von ca. 18 GWh/a können nach ersten Prognose im ersten vollen Betriebsjahr erreicht werden. Nach dem Abschluss des Speicherbaus soll die Wärmemenge auf 30 GWh jährlich ansteigen. Die Nutzung der Abwärme ermöglicht den Stadtwerken Hennigsdorf eine CO2-Einsparung in Höhe von ca. 7.000 t/a. Als Leuchtturmprojekt des BMWi erhielten die Stadtwerke sowohl in der Planungsphase als auch in der Umsetzungsphase Fördermittel und konnten auch auf verschiedene Kreditprogramme der KfW zurückgreifen. Herr Dallorso dankte zum Abschluss seiner Präsentation allen Beteiligten und betonte, dass die Investitionen nicht nur in die Fernwärme erfolgten, sondern auch in eine langfristige und nachhaltige Infrastruktur, die den Hennigsdorfern nachhaltig bezahlbare erneuerbare und CO2-arme Wärme liefert.

 

1 Blömer, S; Götz, C; Pehnt, M; Hering, D; Ochse, S; Hespeler, S; Richter, S; Thomassen, P; Grytsch, G; Zopff, C; Jäger, S; Huber, B (2019). EnEff: Wärme – netzgebundene Nutzung industrieller Abwärme (NENIA). Heidelberg: Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH (ifeu).

 

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