Gasheizkessel für Nahwärmesiedlung

Energie- und Wärmeversorgung aus der Nähe

Im Zuge der Energiewende denken immer mehr Kommunen darüber nach, den Energieverbrauch nicht nur zu reduzieren, sondern insgesamt so nachhaltig wie möglich zu gestalten. Für Behörden, Schulen und andere Immobilien in städtischer Hand werden energetische Konzepte erarbeitet, die auch zukünftig hohe Versorgungssicherheit bieten sollen. Die Umstellung auf nachhaltige Energieträger und die Schaffung von Nahwärmenetzen zählen dabei zu den beliebten Maßnahmen.

Ambitionierte Pläne hat in diesem Zusammenhang auch die Stadt Norderstedt nördlich von Hamburg. Die Kommune hat sich auf die Fahnen geschrieben, bis zum Jahr 2040 klimaneutral zu werden. Um den Energie- und Wärmehaushalt auch in Zukunft sichern zu können, erarbeiteten die Stadtwerke verschiedene Nahwärmekonzepte, die auf dem Bau mehrerer Blockheizkraftwerke basieren. Insgesamt 12 BHKWs wurden bisher realisiert, mit denen bereits über 20 % des benötigten Stroms generiert werden. Eins davon entstand im Zuge der Sanierung der Energieversorgung der Wohnsiedlung Kielort.

Die Siedlung des sozialen Wohnungsbaus datiert aus den 1960er- und 1970er-Jahren. Die Beheizung der teils neunstöckigen Wohngebäude erfolgte ursprünglich über drei Gas-Kessel. Um auch an dieser Stelle die Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung einbringen zu können überlegten die Planer der Stadtwerke gemeinsam mit der Stadtplanung, wie ein Standort für ein BHKW in dem dicht besiedelten Bereich realisiert werden kann. Als Rückfallebene für das BHKW mit knapp 2000 kW thermischer und elektrischer Leistung für die insgesamt 785 Wohneinheiten wurde beschlossen, die bestehenden Kessel in einer Heizzentrale, die sich in einem 9-stöckigen Wohngebäude befindet, entsprechende Redundanz mit drei Gas-Brennwertkesseln zu schaffen. Zum Einsatz kamen drei Kessel des Typs Gas 610 Eco Pro des Herstellers Remeha mit je 1,3 MW Nennwärmeleistung, die als Kaskade geschaltet wurden.

Der Remeha Gas 610 Eco Pro

In der Heizzentrale kommen drei Remeha Gas 610 Eco Pro zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Standgeräte mit jeweils 1,3 MW Leistung. Der Wärmeerzeuger besteht aus zwei Kesselmodulen in einem Gehäuse. Kennzeichen der Heizzentrale ist ihre hohe Energieausnutzung: Ihr Jahresnutzungsgrad wird mit Werten von bis zu 109,6 % angegeben. Dies liegt u. a. am hochwertigen Aluminium-Wärmetauscher. Die Wärmeerzeuger weisen extrem niedrige Emissionswerte auf, die durch modernste Verbrennungstechnik erzielt werden. Die Modulation bewegt sich zwischen 150 kW und 3,9 MW. Lange Laufzeiten mit geringen Takten und geringe Stillstandsverluste sind obligatorisch. Dabei ist keine Mindestwasserumlaufmenge erforderlich. Ein niedriger Stromverbrauch wird durch das drehzahlgeregelte Gebläse erreicht.

Der Betrieb wird mittels der ComfortMaster Kesselsteuerung geregelt. Sie passt das Betriebsverhalten an jede noch so ungünstige Situation an. Eine Störabschaltung erfolgt daher nur in extremen Situationen. Die Geräte gelten als sehr service- und wartungsfreundlich, weil alle Bauteile bequem zu erreichen sind. Als weitere Pluspunkte sind der kompakte, platzsparende Aufbau und das geringe Gewicht zu nennen (max. 1.095 kg für 1.300 kW Leistung). Da die Wärmeerzeuger sehr leise arbeiten, sind keine zusätzlichen Schallschutzmaßnahmen erforderlich.

Versorgungssicherheit dank Kaskadenlösung

Bei der hohen Anzahl der zu versorgenden Wohneinheiten war zu berücksichtigen, dass die benötigte Heizwärme stark schwankt. Am frühen Morgen sowie ab den Nachmittagsstunden steigt der Wärmebedarf an, während er tagsüber eher niedriger ist. Ähnlich verhält es sich im nächtlichen Betrieb. Eine möglichst ökonomische Lösung erlaubt in diesem Fall die Kaskadenschaltung. Zudem passen sich die Kessel mit ihrem großen Modulationsbereich von 13 bis 100 % der Nennwärmeleistung optional dem Wärmebedarf der Wohneinheiten an. Das reduziert nicht nur den Verbrauch, sondern auch die Anzahl der Brennerstarts erheblich. Zudem reicht während der Sommermonate in der Regel der Betrieb eines einzelnen Kessels aus. 

Ein weiterer Vorteil der Kaskadenlösung liegt in der hohen Betriebssicherheit. Sollte ein Kessel ausfallen, lässt sich die Wärmeversorgung mit den anderen beiden aufrechterhalten. So ist auch im Falle von Wartungs- und Reparaturarbeiten der fortlaufende Heizungsbetrieb garantiert. Um eine möglichst gleichmäßige Inanspruchnahme der Wärmeerzeuger gewährleisten zu können, wird der Führungskessel nach einer festgelegten Anzahl von Betriebsstunden jeweils gewechselt.

Abgastechnik an Kaskade angepasst

Um eine möglichst effiziente Abgasführung zu erhalten, galt es auch hier, eine Sonderlösung zu erarbeiten. Um dies bestmöglich umsetzen zu können, wurden die Bauteile der Abgasleitung bei Kraftanlagen Hamburg industriell vorgefertigt und vor Ort binnen kürzester Zeit sauber montiert. Bei den Installationsarbeiten kam es auf millimetergenaue Passgenauigkeit an. Jeder Kessel wurde an eine eigene, einwandig ausgeführte Abgasstrecke aus Edelstahl mit einem Durchmesser von 350 mm angeschlossen. Die Strecken wurden über Dach geleitet und verfügen über ca. 30 m wirksame Schornsteinhöhe. Der Anlagendruck liegt aufgrund der Gebäudehöhe bei 3 bar.

Fazit

Die Heizzentrale arbeitet zur Zufriedenheit der Betreiber, sowohl hinsichtlich der Sicherheit als auch der Effizienz. Mit der Kombination aus BHKW und Gas-Brennwertkesseln erzielte man eine enorme Energieersparnis, zumal auch der selbst produzierte Strom mehrheitlich in der Nachbarschaft verbraucht wird.