Anlass und Ziele
Die Heizungsanlage wurde im Jahr 2002 errichtet, fiel zuletzt allerdings durch eine hohe Störanfälligkeit und stetig steigende Reparaturkosten auf. Die Anlage war somit abgängig.
Für die angedachte Erneuerung der Heizungsanlage wurden drei für den Standort denkbare Varianten im Rahmen einer Machbarkeitsstudie ausgearbeitet und im Folgenden gegenübergestellt. Bei der Umsetzung des Projekts wurden die Varianten sowohl im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit als auch hinsichtlich der erwartbaren Emissionen verglichen. Darüber hinaus erfolgte eine Prüfung vor dem Hintergrund der zu erfüllenden Voraussetzungen zum Erhalt einer Förderung.
Projektbeschreibung
Die Machbarkeitsstudie befasst sich in einem Wirtschaftlichkeits- und Emissionsvergleich mit 3 Varianten der Wärmeerzeugung die alle sechs Liegenschaften des Schulzentrums Rheinbrohl beinhaltet - darunter die Römerwallschule, die Maximilian-Kolbe-Schule, die Sporthalle, das Mensagebäude, die Gymnastikhalle und die Astrid-Lindgren-Grundschule.
Hierzu wurde vorab der jährliche Gesamtwärmebedarf für Heizung und Warmwasser aus den Verbrauchsdaten des Wärmeverbundes der Jahre 2015 – 2017 ermittelt. Der Wärmebedarf des oben genannten Schulkomplexes betrug in den vergangenen Jahren rund 1.1 Mio. KWh/a und wurde mit einer Holzhackschnitzel-Anlage und Gasheizung betrieben die eine jeweilige Leistung von ca. 460-480 KW erbrachten. Eine Besonderheit ist, dass das Nahwärmenetz in den Sommermonaten komplett abgeschaltet wird. Der Warmwasserbedarf der Sporthalle wird in diesen Zeiten über eine dezentrale Gas-Brennwert-Therme bereitgestellt.
Unter Berücksichtigung der Verluste des Nahwärmenetzes ergab sich eine Heizlast von etwa 680 Kilowatt für das gesamte Schulzentrum.
Variantenvergleich und Optimierungsmaßnahmen
Insgesamt wurden die folgenden 3 Varianten untersucht und miteinander Verglichen:
| Variante | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| Hauptwärmeerzeuger | Gas-Brennwertkessel | Biomassekessel Holzhackschnitzel | Biomassekessel Grüngut |
| Redundanz | Gas-Brennwertkessel | Gas-Brennwertkessel | Gas-Brennwertkessel |
In der Vergangenheit waren die Wärmeabnehmer nicht vom Nahwärmenetz entkoppelt. Daher wurde zur Verbesserung der Heizungswasserqualität in allen Varianten eine Systemtrennung durch Wärmeübergabestationen vorgesehen. Dadurch können Schlammpartikel und Sauerstoff aus den Sekundärnetzen nicht mehr in die Kesselanlage gelangen. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer aus.
Im Falle einer Leckage / Störung ist nicht mehr der gesamte Wärmeverbund betroffen, was zusätzlich die Betriebssicherheit erhöht.
Die Einbindung der Wärmeerzeuger erfolgt damals über eine hydraulische Weiche. Für die Varianten 2 und 3 wurde neben den genannten Maßnahmen zwei 5.000-Liter-Pufferspeicher vorgesehen.
Durch die Dimensionierung auf die maximale Deckungsrate, wird die Laufzeit der Holzfeuerung maximiert. Der resultierende Holzkessel ist daher deutlich kleiner als die Spitzenlast und kann diese allein nicht decken. Um eine möglichst hohe regenerative Deckungsrate zu erzielen, wurden die Pufferspeicher installiert. Die Pufferspeicher stellen in Spitzenlastzeiten, zum Beispiel zum Aufheizen an kalten Tagen, die gespeicherte Wärme als zusätzliche Leistung bereit, sodass der Gas-Brennwertkessel seltener zugeschaltet werden muss. Daneben erfüllt der Pufferspeicher die Funktion der hydraulischen Weiche.
Zur Gewährleistung eines optimierten Betriebes wird nun der Wärmeverbund zukünftig zudem über eine übergeordnete Regelung überwacht und gesteuert.
Zusätzlich wurden in allen Gebäudeteilen ein hydraulischer Abgleich zur Optimierung der Energieeffizienz durchgeführt.
Im Betrachtungszeitraum 2015 – 2017 wurden etwa knapp 43 % des Wärmebedarfs durch den Gaskessel gedeckt. Nach der Erneuerung und Optimierung der Anlage werden bei der Betriebssimulation lediglich 11 % erreicht.
Ergebnis
Die oben genannten Optimierungsmaßnahmen zeigen deutlich, dass mit der Erneuerung des Holzkessels eine erhebliche Verbesserung der regenerativen Deckungsrate erreicht werden würde.
Die Variante 2 mit Holzhackschnitzelanlage und Erdgas-Spitzenlastkessel im Nahwärmeverbund stellte die kostengünstigste Variante im Vergleich dar. Gleichzeitig war dies mit einer CO2-Einsparung von über 200 Tonnen pro Jahr die deutlich klimafreundlichere Lösung im Vergleich zu Variante 1 und gleichwertig zu der kostenintensiveren Variante 3.
Die Gesamtkosten der Maßnahme von 890.478 € setzen sich aus Heizungs- und Sanitärarbeiten im Höhe von 766.644 € sowie Planungsleistungen in Höhe von 123.834 € zusammen.
Hier können Sie die Systemskizze zur Heizzentrale einsehen. (Quelle: Kreisverwaltung Neuwied)
Empfehlungen
Es ist ratsam, frühzeitig mit der Planung zu beginnen, da die Fördergeber in der Regel viel Zeit für die Bearbeitung des Antrags benötigen.