und Kälteversorgung in Neumarkt

Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Arvena Parkhotel Nürnberg 15. April 2010
Biomassenheizkraftwerk mit
Dampfturbine – die Fernwärmeund Kälteversorgung in Neumarkt
„Aus der Region für die Stadt“
15. April 2010 Dipl. Ing. (Fh) M. Tylla Direktor der Stadtwerke
Neumarkt
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Neumarkt i. d. Opf.
Kommunale Gesamtfläche der
Stadt Neumarkt 79 km²;
40.871 Einwohner
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Im Stadtleitbild
„Zukunftsfähiges Neumarkt“
wurden bereits 2004 die Ziele zum
Klimaschutz erstmalig vom Stadtrat
festgelegt.
Am 11. Sept. 2007 beschloss der Stadtrat die
Mitgliedschaft im Klimabündnis. Ziel ist es,
die CO2-Emissionen bis zum Jahr 2020 um
40% zu senken und bis 2030 zu halbieren.
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Gründung des Klimaforums zum 8. Mai 2008. Das
Einsparziel als Klimaschutz wurde durch ein Bündnis der
Städte bestärkt.
Konvent der Bürgermeister im Februar 2009.
Hier hat die Stadt Neumarkt erklärt, die
Klimaschutzziele der EU bis 2020 zu
übertreffen.
20% CO2-Einsparung
20% Steigerung Energieeffizient
20% regenerative Energien
Auszeichnung Stadt der Weltdekade 2007/08
und 2009/10.
Hier wurde die Stadt Neumarkt zweimal als
Stadt der Weltdekade „Bildung für nachhaltige
Entwicklung“ von der Deutschen UNESCOKommission ausgezeichnet.
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Der Stromenergiemix im
Versorgungsgebiet der SWN
Energiemix im Versorgungsgebiet der Stadtwerke Neumarkt
Stand 2009
Erneuerbare
Energien
135.787.732 kWh;
53%
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Fossile/Kernkraft
und Sonstige
120.798.062kWh;
47%
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Die Stadtwerke Neumarkt
Seit 1939
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Projektidee
Energieerzeugung
Biomasse
Energieabnahme
Standortfrage
Konzeption Energiezentrale für Neumarkt
Anlagengröße
Investitionsbedarf
Wirtschaftlichkeit
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Projektstart, August 2005
Projektmotivation der Projektinitiatoren
Oberbürgermeister Stadt Neumarkt,
Landrat Landkreis Neumarkt,
Industrie
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Projektziel
Unter dem Motto
„Aus der Region – für die Stadt“
sollen biogene Rohstoffe aus der heimischen Land- und
Forstwirtschaft zur Erzeugung regenerativer Energie
genutzt werden.
Ziel ist der Aufbau einer Energiezentrale Neumarkt (EZN)
mit einem Wärmeversorgungsnetz, um in einem definierten
Versorgungsgebiet ein neues Kundenspektrum zu
gewinnen.
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Energieerzeugung
Geplant ist der Bau von zwei Energieerzeugungsanlagen
unterschiedlicher Prägung:
In Anlage I wird aus nachwachsenden Rohstoffen
(NawaRo) durch einen anaeroben Vergärungsprozess
Biogas gewonnen.
In Anlage II wird aus Natur belassenen Holzhackschnitzel
Wärme erzeugt.
Aus dem Biogas und der Wärme kann in so genannten
Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, z. B. Blockheizkraftwerk
(BHKW), ORC- oder Dampfturbine, etc., gleichzeitig
elektrische und thermische Energie gewonnen werden.
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Bereitstellung von Biomasse
Die regionalen land- und forstwirtschaftlichen
Interessensverbände haben sich bereit erklärt,
die Versorgungssicherheit der Anlagen in
qualitativer und quantitativer Form langfristig zu
gewährleisten.
- So würde die Biogasanlage mit NawaRo durch
den Maschinenring Neumarkt (30 Landwirte) und
- die Biomassenanlage mit Hackschnitzeln
durch die Waldbauernvereinigungen versorgt
werden.
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Energieabnahme
Der in den KWK-Anlagen erzeugte Strom wird komplett in das Stromnetz
eingespeist und nach Erneuerbarem Energien-Gesetz (EEG) vergütet.
Die thermische Energie wird vorrangig gewerblichen und kommunalen
Abnehmern über ein Nahwärmenetz zur Verfügung gestellt.
Für das zu versorgende Gebiet konnten eine Reihe potenzieller Abnehmer für
diese Anlage begeistert werden.
Einzelne Abnehmer benötigen teilweise bzw. großteils Prozessdampf.
Erschwerend wirkt sich dabei der jeweils diskontinuierliche Bedarf aus.
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Potentielle
Bisheriger Gesamt
Abnehmer
Jahresenergiebedarf
Ärztehaus
Anschlussleistung
Warmwasser
Volllaststunden
150.000
kWh
93,75
kW
1.600
11.094.923
kWh
4.571,68
kW
2.427
Dienstgebäude 1
844.284
kWh
527,68
kW
1.600
Dienstgebäude 2
707.803
kWh
442,38
kW
1.600
Einkaufszentrum
1.400.000
kWh
933,33
kW
1.500
Freibad
2.990.000
kWh
1.868,75
kW
1.600
Hallenbad
1.121.000
kWh
700,63
kW
1.600
10.329.716
kWh
4.145,00
kW
2.492
464.000
kWh
290,00
kW
1.600
3.349.034
kWh
3.500,00
kW
957
Mädchen Realschule
778.792
kWh
486,75
kW
1.600
Ostendorfer Gymnasium
390.400
kWh
244,00
kW
1.600
Rot-Kreuz-Haus
150.000
kWh
93,75
kW
1.600
10.000.000
kWh
5.929,90
kW
1.686
800.000
kWh
533,33
kW
1.500
1.364.057
kWh
852,54
kW
1.600
45.934
MWh
25.213,46
Unternehmen
Klinikum
Knabenrealschule
Brauerei
Immobilien
Stadthalle
W.-Gluck-Gymnasium
Summen
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15
kW
Kilowattstunden
6.000.000
Hallenbad
Freibad
Knaben RS
5.000.000
Mädchen RS
Ärztehaus
4.000.000
EKZ
Stadthalle
RKH
3.000.000
LRA II
LRA I
OG
2.000.000
WGG
Ritter
1.000.000
Lammsbräu
Burgis
Klinikum
Januar
Februar
März
April
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Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
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Dezember
Standortfrage
Erste Überlegungen sahen vor, die Biomasseanlage in der Innenstadt und die
Biogasanlage am Stadtrand zu platzieren. Dadurch wäre ein kurzer Anbindungsweg
von der Biomasseanlage zum Wärmenetz gewährleistet.
Außerdem sollte das erzeugte Biogas zu Erdgasqualität aufbereitet, ins Gasnetz der
Stadtwerke eingespeist und im Wärmeäquivalent zur Versorgung der bestehenden,
Erdgas betriebenen Blockheizkraftwerke am Bäderzentrum wieder entnommen werden.
Im Verlauf der Untersuchungen war jedoch festzustellen, dass der aktuelle
Gasverbrauch im Jahresverlauf für die zu erwartende Biogasmenge zumindest zeitweise
nicht ausreichend wäre, um eine permanente Einspeisung sicherstellen zu können.
Alternativ müsste dann eine eigene Biogasleitung zum BHKW gelegt werden.
Zudem bestehen größte Bedenken hinsichtlich der Genehmigungsfähigkeit und vor allem
hinsichtlich der Akzeptanz durch die Bevölkerung für den Standort der Biomasseanlage
in der Innenstadt.
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Wertungskriterien für die Standortanalyse
1
Eingriff in Natur und Landschaft
2
Schutzgebiete
3
Verfügbarkeit der Grundstücke
4
Abstand zur Wohnbebauung/ Schulen/ Klinik
5
Bauplanungsrechtliche Anforderungen
6
Grundstücksgröße
7
Zusatzmaßnahmen/ -kosten für Erschließung und Baugrundstück
8
Zusätzliche Maßnahmen/ Kosten zum Schutz der umliegenden
Bebauung
9
Verkehrstechnische Anbindung innerorts
10 Entfernung zu den Hauptabnehmern
11 Belastung des Stadtgebietes mit Emissionen
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Anlagengrößen
Die Größenverteilung zwischen Biogas- und Biomasseanlage wird stark
beeinflusst von der tatsächlich absetzbaren Wärmemenge und den möglichen
Volllaststunden.
Die Biogaserzeugung ist ein biologisches und damit kontinuierliches Verfahren,
womit es sich insbesondere für eine Grundlastversorgung eignet.
Entsprechend der Jahresdauerlinie des Wärmebedarfes ist die Größe der
Biomasseanlage anzupassen, wobei einerseits ökologische und andererseits
wirtschaftlich strategische Überlegungen (Strom- oder Wärme geführte
Betriebsweise) den Ausschlag geben.
In jedem Fall sind zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit der
Wärmeabnehmer ein oder mehrere Reserve- und Spitzenlastkessel
vorzusehen.
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20
16000
30,0
15000
25,0
14000
Gaskessel
13000
20,0
12000
Wärmeleistung [kW]
Lastabwurf Klinikum
10000
10,0
9000
8000
5,0
Gas BHKW
7000
0,0
6000
5000
-5,0
4000
-10,0
3000
2000
Biomasse HKW
-15,0
1000
Biogas BHKW
0
0
1000
2000
3000
4000
-20,0
5000
6000
7000
Betriebsstunden pro Jahr [h/a]
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8000
Außentemperatur [°C]
15,0
11000
Konzeption Energiezentrale Neumarkt
Die Analyse des Wärmebedarfs der potenziellen Wärmekunden zeigt
aufgrund des Temperaturniveaus die Notwendigkeit der Errichtung eines
Biomasseheizkraftwerkes anstelle einer Biogasanlage.
Der tatsächlich erforderliche Dampfbedarf für Sonderkunden wird dezentral
erzeugt (ca. 243°C 9 bar).
Alle weiteren Wärmekunden werden über ein Fernwärmenetz mit einem
Temperaturniveau (ca. 90 – 100°C) versorgt.
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Nutzung der Niedertemperaturabwärme für
Trocknungsprozess
Prozessdampf
Dampfentnahme
9 bar 243°C
EntnahmeKondensationsturbine
mit Generator
Dampf 65 bar 480°C
G
BiomasseDampfkessel
Trocknungsprozess
Fernwärme
Heizkondensator
2 bar 120 °C
Abwärme auf niedrigem
Temperaturniveau
Kondensator
0,1 bar 46°C
Speisewasserpumpe
Bildquelle: IfE – Prof. Dr. Ing M. Brautsch
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Investitionsbedarf
Für das Gesamtvorhaben können rund
35 Mio veranschlagt werden, welche
sich mit ca. 7 Mio auf das
Nahwärmenetz und ca. 28 Mio auf
das Biomasseheizkraftwerk verteilen.
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Wirtschaftlichkeit
Die Berechnungen zeigen, dass von einer
hinreichenden Wirtschaftlichkeit grundsätzlich
auszugehen ist, unter der Voraussetzung, es
beteiligen sich möglichst viele der potenziellen
Wärmeabnehmer zeitnah am geplanten Vorhaben.
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Jahresverlauf des Wärmebedarfes
der bereits untersuchten Wärmekunden
13.000
12.000
11.000
10.000
Wärmebedarf in kWh/h
9.000
8.000
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
Monat
Bildquelle: eta
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26
ez
.
D
ov
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N
O
kt
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Se
p.
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g.
Ju
l.
Ju
n.
ai
.
M
Ap
r.
rz
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M
Fe
b.
Ja
n.
0
Wärmeatlas der Stadt Neumarkt
16 GWh
36 GWh
76 GWh
26 GWh
44 GWh
Bildquelle: etz/eta
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Inputfragen
Diskussion und Auswahl Material
Biokraftwerk:
Energiepflanzen (NawaRo), Gülle, biogene Reststoffe
Biomasse:
Rückstände aus Bestand (Brennstoffbonus EEG),
Weiterverarbeitung, Endnutzung
Diskussion über die Bereitstellung und die Logistik
Maschinenring
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Regionaler Vergleich:
Innerhalb Bayerns sind die
Holzvorräte im südlichen und
östlichen Oberbayern sowie im
Bayerischen und Oberpfälzer Wald
am größten. Die Konzentration der
Vorräte auf der Fläche ist im
südlichen Oberbayern, im Spessart
und in der Oberpfalz am höchsten.
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Brennstoffeinzugsbereich
mit Einzugsradius 40 bzw 60 km
Bildquelle:eta
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Folgende Holzlieferanten stehen zur Verfügung:
Waldbauernvereinigung Parsberg 3.000 t/a,
Waldbauernvereinigung Berching 3.000 t/a,
Waldbauernvereinigung Sulzbach/Rosenberg 6.000 t/a
Staatsforst 1.500 t/atro/Monat entspricht 18.000 t/a,
Privates Unternehmen bis 32.000 t/a und
Lände Mühlhausen (es werden derzeit Gespräche geführt).
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Der Fernwärmepreis ist weder an den Öl- noch
an den Gaspreis gekoppelt.
Er unterliegt vier Bezugsindizes, die da lauten:
25 % Verbraucherpreisindex,
25 % Maschinenbauindex,
25 % Lohnkostenindex und
25 % Holzschnitzelindex.
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Der Verbraucherpreisindex:
Verbraucherpreis Index - Verbraucherpreise für das Bundesland Bayern.
Der Maschinenbauindex:
Erzeugerpreisindizes gewerblicher Produkte - Maschinenbauerzeugnisse.
Lohnkostenindex:
Indizes der Tariflöhne und –gehälter, Wochenarbeitszeit: Früheres
Bundesgebiet / Neue Tabelle aus 62221-0008 WZ93MDD Holzgewerbe (ohne
Herst. von Möbeln).
Holzschnitzelindex:
Verbraucherpreis Index Holz in Form von Plättchen oder Schnitzeln.
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Absorptionskältemaschine
Bildquelle: ASUE
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34
Bildquelle: eta
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35
Projektziele
umweltpolitische Aspekte
energiepolitische Aspekte
agrarpolitische Aspekte
ökonomische Aspekte
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36
„Leistungen, die verbinden“
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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