Projekt 06723/01

Umweltbewahrende Energieversorgung im Öko-Kinder- und Jugenddorf des Erholung und Natur e.V.

Projektdurchführung

Landkreis Sächsische SchweizLandratsamt
Zehistaer Str. 9
01796 Pirna

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Für das Kinder- und Jugenddorf ERNA e.V., Papstdorf, wurde unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten, Nationalparkregion und Landschaftsschutzgebiet Sächsische Schweiz, eine Wärmeversorgung geplant. Die in die Planung einzubeziehenden Flurstücke befinden sich in einem Trinkwasserschutzzonenbereich.
Dem Grundgedanken Öko-Kinder- und Jugenddorf Rechnung tragend sollte eine umweltbewahrende Energieversorgung konzipiert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrundlage für erforderliche Planungsleistungen war die Machbarkeitsstudie der FOWUT GmbH, Dresden, vom Oktober 1994.
Die Realisierung der Leistungsstufen Vorplanung, Entwurfsplanung, Genehmigungsplanung, Ausführungsplanung und Vorbereitung der Vergabe, für das Teilobjekt Gebäudeheizung zusätzlich Mitwirkung bei der Vergabe und Objektüberwachung, erfolgte beginnend im IV. Quartal 1995 bis 03/97. Die Entwurfsplanung wurde im Dezember 1995 abgeschlossen. Im März 1997 wurde die Ausführungsplanung fertiggestellt.
Zur Findung einer technisch, den Bedingungen angepaßten, günstigen Lösung unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage wurde eine umfangreiche Variantenuntersuchung durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

Projektiert wurden die Hauptkomponenten Erzeugeranlage, Nahwärmenetz und Hausstationen.

Erzeugeranlage:
Die Erzeugeranlage wird als Holzvergaser-Blockheizkraftwerk ausgelegt.
Der Normwärmebedarf für Raumheizung beträgt in der Summe 490 kW und der Wärmebedarf für Brauchwarmwasser, als Tagesbedarf im Sommer bei einer Auslastung von 90 %, beträgt 630 kWh/d.
Den Netzverlusten und der Gleichzeitigkeit für die Brauchwassererzeugung Rechnung tragend, ergibt sich für die Erzeugeranlage eine Gesamtleistung von 600 kW.
Der Jahresnutzwärmebedarf beträgt 1.055 MWh bei 2.150 Vollbenutzungsstunden im Jahr.
Im Ergebnis der Variantenuntersuchung ergibt sich als günstigste Lösung:
Blockheizkraftwerk, Holzhackgutkessel zur Mittellastabdeckung und HEL-Spitzenlastkessel.
Das Holzgas-Blockheizkraftwerk zur Grundlasterzeugung kann mit einer installierten thermischen Leistung von 50 kW einen jährlichen Anteil von 345 MWh bei 6.900 Betriebsstunden abdecken.
Bei Betrachtung der Bilanz innerhalb des Heizhauses wird ein Wärmemischpreis in Höhe von 74,00 DM/MWh und bei Einbezug des Nahwärmenetzes und der Hausstationen unter Berücksichtigung der gutzuschreibenden erzeugten Elektroenergie ein Wärmemischpreis von 127,00 DM/MWh erzielt.
Die Holzgas-BHKW-Anlage dient im Grundlastbereich hauptsächlich der Bereitstellung des Brauchwarmwasserbedarfes. Bei dem Betrieb der Anlage mit Schwachgas wird eine elektrische Leistung von 30 kW abgegeben.
Das Holzgas wird in einem Generator, der mit Holzhackschnitzeln beschickt wird, erzeugt. Schadstoffe und toxische Substanzen fallen beim Betrieb mit unbehandelten Naturhölzern nicht an.
Das BHKW gewährleistet eine konstante Vorlauftemperatur zwischen 80 und 90° C.
Ein 24h beaufsichtigungsfreier Betrieb mit Zuführung und Entsorgung ist durch den Hersteller zu sichern. Der Kontroll- und Wartungsaufwand ist auf maximal 30 Minuten pro Betriebstag festzulegen.
Zur Abdeckung der Mittellast kommt ein Rostkessel mit Unterschubfeuerung für Hackgut zum Einsatz.
Für die Spitzenlastkesselanlage wird ein Niedertemperatur-Stahlkessel in Dreizugbauweise mit einem zweistufig gleitenden HEL-Gebläsebrenner eingesetzt.
Die Kessel sichern eine konstante Vorlauftemperatur von 90° C.

Nahwärmenetz:
Die Netzgeometrie unter Berücksichtigung realer Verhältnisse wurde direkt in das Hydraulikprogramm LICHEAT eingegeben und verarbeitet.
Bei einer Netzlänge von 1.730 m beträgt die Wärmeliniendichte 0,35 kW/m.
Der mittlere Jahresnutzungsgrad ist mit 95 % festgelegt.
Eine geregelte Doppelpumpenanlage mit einem Volumenstrom im Nennlastpunkt von 2 x 30 m³/h und einem Differenzdruck von 160 kPa sichert den Netzbetrieb. Die Netztemperatur wird im Heizungsbetrieb gleitend bei 80/60° C gefahren. Der Nenndruck beträgt 6 bar.
Das Nahwärmenetz hat ein Volumen von 32 m³ und ist mit einem kompressorgesteuerten Membranausgleichsgefäß ausgerüstet.
Des weiteren ist die Anlage mit einer automatischen Enthärtungsanlage mit Kontaktwasserzähler zur Nachspeisung von Leckwasser ausgerüstet.

Hausstationen :
44 Hausstationen sind einfach aufgebaute, direktgekoppelte Stationen. Sie besitzen keine eigenen Pumpen.
Im Heizungsbetrieb sorgt ein kombinierter Differenzdruckregler / Volumenstrombegrenzer für den hydraulischen Abgleich. Die Heizkörperanlagen sind für einen Betrieb von 80/60° C ausgelegt. Der erforderliche Differenzdruck beträgt max. 50 kPa.
Die Heizwasserdurchflußtemperatur beträgt 80/55° C. Das Speicherwasser wird auf 50° C geheizt. Der erforderliche Differenzdruck max. beträgt 20 kPa.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Darstellung der Entwurfsplanung im September 1996 für Mitarbeiter des Landratsamtes Pirna, Hauptamt, Umweltamt, Bauamt, Gesundheitsamt, Amt für Liegenschaftsverwaltung, Jugend, Schule, Wirtschaftsförderung/Tourismus.
Darstellung der Entwurfsplanung im Oktober 1996 für Einwohner umliegender Gemeinden.
Darstellung der Entwurfsplanung im September 1996 für interessierte Vereine.


Fazit

Die industrielle Reife für das Holzgas-BHKW ist aufgrund fehlender Dauerbetriebsnachweise der Herstellerindustrie für den speziellen Verwendungszweck zur Zeit noch nicht gegeben.