ZEISS nutzt am Standort Aalen zukünftig Fernwärme
Stadtwerke Aalen versorgen ZEISS zukünftig mit Wärme
Holzhackschnitzelkessel
Holzhackschnitzelkessel Talschulzentrum
Das Talschulzentrum in Aalen-Wasseralfingen besteht aus drei Schulen und einer Sporthalle. Ursprünglich wurden das Schulzentrum aus zwei ölbefeuerten Heizzentralen in der Talschule und in der Karl-Kessler-Schule versorgt. Beide Kesselanlagen hatten ihre technische Nutzungsdauer erreicht und mussten saniert werden.
Versorgungskonzept
Die Stadtwerke Aalen arbeiteten für die Stadt Aalen ein Wärmeversorgungskonzept im Contracting-Verfahren aus. Zentraler Bestandteil dieses Versorgungskonzepts war die Errichtung und der Betrieb eines Holzhackschnitzelheizwerks durch uns. Hierzu wurden die Heizungsanlagen der Schulen und die der Sporthalle mittels erdverlegten Fernwärmeleitungen wärmetechnisch verbunden. Die Versorgung des neu geschaffenen Wärmeverbunds erfolgt durch das neu errichtete Holzheizwerk an der Sporthalle.
Anlagenkenndaten
Wärmebedarf
| Wärmebedarf | Anschlußleistungen | |
|---|---|---|
| Karl-Kessler-Schule | 375.000 kWh | 300 kW |
| Talschule | 435.000 kWh | 360 kW |
| Kopernikus | 575.000 kWh | 480 kW |
| Sporthalle | 425.000 kWh | 450 kW |
Die gesamte Anschlussleistung beträgt 1.490 kW. Unter Berücksichtigung der Wärmeverluste des Fernwärmenetzes beträgt der jährliche ab Heizwerk 1.900.000 kWh.
Anlagenkenndaten
Technische Daten Holzheizwerk
| Thermische Leistung | Fabrikat | |
|---|---|---|
| Holzkessel | 450 kW | Schmid |
| Erdgas Spitzenkessel | 1.400 kW | Viessmann |
| Anteil der Holzfeuerung an Gesamtwärmeerzeugung | ca. 75% | |
| Jährlicher Holzbedarf | ca. 2.250 Srm | |
| Jährlicher Erdgasbedarf | ca. 745 MWh, Ho |
Aufbau des Heizwerks
Im Wesentlichen besteht das Heizwerk aus folgenden Komponenten
- Heizraum
- Holzkessel
- Erdgaskessel
- Holzschnitzelsilo
- Austragungs- und Hydraulikraum
- Kaminanlage
- Heizungsverteiler
- Wärmespeicher
Anlagenbetrieb
Sommerbetrieb
Im Zeitraum Mai bis September geht der Wärmebedarf aufgrund der Witterung und des hohen Ferienanteils deutlich zurück. Der Holzkessel kann während dieser Zeit nicht mehr durchgängig betrieben werden. Um die erhöhten Verluste im Gluterhaltungsbetrieb auszuschließen wird der Holzkessel in dieser Zeit außer Betrieb genommen. Die gesamte Wärmeversorgung erfolgt dann durch den Erdgas-Spitzenkessel.
Anlagenbetrieb
Normalbetrieb
Im Zeitraum September bis Mai erfolgt die Wärmeversorgung vorrangig durch den Holzkessel. Reicht die Wärmeleistung des Holzkessels nicht mehr zur Vollversorgung des Schulzentrums aus heizt der Erdgas-Spitzenkessel mit.
Regelung Holzkessel
1. Leistungsregelung
Die Leistungsregelung des Holzkessels erfolgt in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur, dem Füllungsgrad des Pufferspeichers sowie den verbrennungstechnischen Parametern wie z.B O2-Gehalt, Feuerraumtemperatur etc..
Die Optimierung des Verbrennungsprozesses erfolgt durch die Überwachung und die Regelung von
- Verbrennungslufttemperatur
- Restsauerstoffgehalt
- Verbrennungsluftmengen je Zone
- Unterdruck im Brennraum (Drehzahl Rauchgasventilator)
- Materialdosierung
- leistungsabhängige Rostbewegung
2. Brennstoffförderung
Die Brennstoffförderung zum Holzkessel erfolgt mittels Schubboden und Trogförderschnecken. Zur Ansteuerung der einzelnen Antriebe kommen Reflektions-Lichtschranken zum Einsatz. Die Unterschreitung eines Mindestfüllungsgrads im Holzschnitzelsilo erfolgt eine Störmeldung. Die Dosierung in den Feuerraum des Kessels erfolgt - nach einer Rückbrandsicherung - durch eine Stokerschnecke. Die Rückbrandsicherung erfolgt mittels einer thermostatisch auslösenden Wasserbrause am Einschub.
Regelung Erdgas-Spitzenkessel
Bei Unterschreitung einer frei programmierbaren Mindestfüllung im Pufferspeicher erfolgt die regelungstechnische Freigabe des Erdgas-Spitzenkessels. Im Kessel wird dann über die Kesselregelung die nach Außentemperatur notwendige Wassertemperatur gehalten. Die Leitungsanpassung erfolgt hierbei über einen stufenlos modulierend arbeitenden Erdgas-Gebläsebrenner.
Regelung Fernwärme
Die Heizwassertemperatur im Fernwärmenetz wird in Abhängigkeit der Außentemperatur gleitend zwischen 70 und 90 °C geregelt. An den einzelnen Übergabestationen erfolgt in Abhängigkeit der sekundärseitigen Vorlauftempertur und der primärseitigen Rücklauftemperatur eine Volumenstromregelung. Die Regelung der Umwälzleistung der Fernwärmepumpen erfolgt aufgrund des variablen Netzvolumenstroms über den Differenzdruck an der Pumpe.
Brennstoff
Als Brennstoff werden ausschließlich naturbelassene Holzhackschnitzel eingesetzt. 40 % der verbrannten Holzhackschnitzel stammen aus dem städtischen Wald (derzeit wird hauptsächlich nicht verwertbares Sturmholz aufgearbeitet). Die Anlieferung der Holzschnitzel erfolgt mittels LKW mit Containeraufsatz. Je nach Anlagenauslastung werden bis zu 130 m³ pro Woche benötigt.
Investitionskosten und Finanzierung
| Holzheizwerk | ca. netto | 384.000 EUR |
|---|---|---|
| Nahwärme | ca. netto | 43.500 EUR |
| Nebenkosten | ca. netto | 25.500 EUR |
| Gesamt | ca. netto | 453.000 EUR |
Das Land Baden-Württemberg beteiligte sich an den Investitionskosten im Rahmen des Förderprogramms „Holzenergie 2000“ mit 40.000 Euro netto. Finanziert wird das gesamte Projekt durch ein Contracting-Model. Die Stadt Aalen hat die Stadtwerke Aalen mit dem Bau und dem Betrieb der Holzhackschnitzelheizung beauftragt. Abgerechnet werden die verbrauchte Wärmeeinheiten. Vergleicht man die hieraus entstehenden Jahreskosten ergibt sich derzeit für die Stadt Aalen eine Kostenneutralität gegenüber einer herkömmlichen Wärmeversorgung.
Umweltbilanz
Lässt man das vorhandene Potenzial an Energieholz ungenutzt im Wald liegen, so entsteht bei seiner Verrottung ebensoviel C02 wie bei der Verbrennung. Allein bei unserem Beispiel „Talschule“ werden durch den Einsatz des nachwachsenden Rohstoffs Holz im Vergleich zur herkömmlichen Wärmeversorgung folgende Mengen an fossilen Brennstoffen und CO2-Emissionen eingespart.
- jährliche Einsparung fossile Primärenergie: ca. 155.000 Liter Heizöl
- jährliche CO2-Reduktion: ca. 445 Tonnen