Mit den permanent steigenden Beschaffungskosten für die Energieträger Erdgas H und Heizöl HEL ab dem Jahr 2004 sah sich die Wärmeversorgung GmbH Neuhaus/ Rwg. gezwungen neue Wege zu beschreiten, um wirtschaftlich in den Folgejahren bestehen zu können. Im Zuge der Investitionsvorbereitung wurden unterschiedliche Verfahren und Energieträger tiefgründig untersucht und verglichen.

Im Endeffekt entschied sich die Gesellschaft für ein innovatives Verfahren mit dem Energieträger Erdgas H, welches die vorhandene Kesselanlage vollinhaltlich mit integriert und sich für die Erfüllung der Zielstellung als kostengünstigste Variante darstellt. Dies war die Variante Wärmetrans.

Im Heizwerk der Wärmeversorgung GmbH Neuhaus/Rwg. sind 3 Ygnis-Kessel mit Weishaupt-Brennern und Leistungen von 2 x 6 MW und 1 x 3 MW installiert. Die vorhandenen Schornsteine sind resistent gegen die Unterschreitung des Taupunktes. Für die Nachrüstung einer Wärmetrans - Anlage wurden folgende Komponenten neu installiert:

  • 1 Wärmepumpe mit einer Heizleistung von 543 kWth / 177 kWel
  • 1 BHKW mit folgenden Parametern: Pel = 328 kW am Generator, Pth = 485 kW, Pgas = 904 kW
    Die elektrische Leistung bezieht sich auf eine Aufstellhöhe von 800 m.
  • Ein 2-stufiger Wärmetauscher, eingebaut in den Abgasstrom hinter einem der beiden 6 MW-Kessel,
  • Abgas-/Sole-Wärmetauscher für das BHKW,
  • Luft/Sole-Wärmetauscher für das BHKW,
  • Außenluft/Sole-Wärmetauscher,
  • Sole- und Heizkreisläufe,
  • MSR- und E-Technik.

Die thermische Leistung der Wärmetrans - Anlage beträgt:

Wärmepumpe: 543 kW (177 kWel)
BHKW: 485 kW  
Gesamt: 1.028 kW  

Der Solekreislauf umfasst:

  • 2 Stück Solewärmetauscher im Rauchgasstrom nach einem der 6 MW–Kessel, wobei über einen Wärmetauscher eine Senkung der Abgastemperatur von ca. 95°C auf ca. 30°C vorgenommen wird,
  • 2 StückSolewärmetauscher um das BHKW,
    Abluftwärmetauscher und Abgaswärmetauscher (Senkung der Abgastemperatur auf 30 °C),
  • 4 Stück Außenluft-/Sole-Wärmetauscher.

Die Emissionswerte des BHKW betragen:

  • 250 mg/Nm3 NOx
  • 300 mg/Nm3 CO.

Die Wärmetrans-Anlage wurde in den rechten Teil des Heizhauses neben den integrierten 6 MW-Kessel eingebaut. Das BHKW wurde in einer Schallschutzkabine rechts neben der Eingangstür aufgestellt. Die Wärmepumpe wurde hinter dem BHKW neben dem 6 MW-Kessel eingebaut. Die notwendige Anlagenkomponenten für Sole- und Heizkreisläufe befinden sich auf einem Stahlpodest, dass über der Wärmepumpe erstellt wurde.

Die Außenluft-/Solewärmetauscher befinden sich im Freien neben der Kaminanlage. Der Abgaswärmetauscher für den 6 MW-Kessel ist ebenfalls im Freien zwischen Außenwand Heizhaus und Kamineintritt auf einer Stahlkonstruktion in den Rauchgasstrom eingebaut wurden. Die Stahlkonstruktion erhält eine seitliche Bühne zur Begehung des Wärmetauschers. Die im Freien befindlichen Anlagenteile werden mit Sole durchflossen, so dass keine Einfriergefahr besteht. Die erzeugte Wärme der Wärmepumpe und des Blockheizkraftwerks wird hydraulisch entkoppelt in die Rückläufe des Heiznetzes eingespeist. Hierbei erfolgt eine Temperaturanhebung um 10 bis 12 Kelvin auf ca. 75°C. Die Einbindung im hydraulischen System erfolgt im Sammelrücklauf beider Versorgungstrassen. Die Anhebung auf die erforderliche Medientemperatur des Vorlaufes der Versorgungstrassen erfolgt durch Wärmezufuhr über die eingebundene Kesselanlage. Soleseitig sind die BHKW - Wärmetauscher dauerhaft in Betrieb. Im Sommer werden diese durch die Außenluft - Wärmetauscher unterstützt. Damit wird regenerativ der Wärmeinhalt der Außenluft mit eingebunden. Im Winterbetrieb schaltet sich der Kessel - Wärmetauscher zu.

Die elektrische Auslegung des BHKW wurde so bemessen, das neben dem Betrieb der Wärmepumpe alle elektrischen Verbraucher im Heizwerk versorgt werden und eine anteilige Einspeisung von elektrischer Energie ins Versorgungsnetz der E.ON Thüringer Energie AG vorgenommen werden kann. Die Anlage wird im Netzparallelbetrieb betrieben und ist bei Netzausfall zur Eigenversorgung der Kesselanlage ausgelegt.

Einsparungen

Einsparungen und Ergebnisse durch die Wärmetrans - Anlage:

Die avisierte Brennstoffein- sparung beträgt ca. 1,4 Mio kWh bei gleichzeitiger Gestellung (und damit kostenlos) von 1,3 Mio kWh/A Elektroenergie. Eine vollständige Verbrennung vorausgesetzt, entsteht aus 1 Nm3 Erdgas 1,06 Nm3 CO2. Bei einer CO2-Dichte von 1,97 kg/Nm3 werden damit Emissionen von 627,0 t CO2 vermieden. Gleichzeitig können durch den geminderten Brennstoffeinsatz Kosten in Höhe von ca. 170.000,- € eingespart werden. Weiterhin können durch die Eigenerzeugung Kosten für den Bezug von Elektroenergie vermieden und durch die Einspeisung von Elektroenergie Erlöse erzielt werden.