Projekt 12838/01

Meßtechnische Bewertung der Abwärmenutzung einer Brennerei zur Wärmeversorgung eines Verwaltungsgebäudes

Projektdurchführung

FAL e. V.Verein zur Förderung angemessenerLebensverhältnisse südlich des Plauer Sees
Am Bahnhof 2
19395 Ganzlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In Ganzlin wird eine alte Brennerei vom Verein zur Förderung angemessener Lebensverhältnisse südlich des Plauer Sees (FAL) als Büro- und Verwaltungsgebäude genutzt. Die Nutzfläche des Gebäudes beträgt 921 m2. Der rechnerische Leistungsbedarf zur Wärmeversorgung des Gebäudekomplexes beträgt 92 kW. Zur Wärmeversorgung dienen eine Ölfeuerungsanlage, eine Anlage zur Nutzung der Abwärme aus dem Produktionsprozess der unmittelbar angrenzenden neu errichteten Brennerei sowie eine 5-m2-Solaranlage. Im Rahmen eines Messprogramms wurden die Daten der Wärmeversorgungsanlagen erfasst. Ziel der Untersuchung war die Optimierung der Anlagenkonfiguration und die Bilanzierung der Wärmebereitstellung sowie des Wärmeverbrauchs. Auf Grundlage der erfassten Daten erfolgt eine ökologische sowie ökonomische Bewertung der hier eingesetzten Abwärmenutzung.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Messprogramm erfasst alle systemrelevanten Daten. Dazu gehören Abwärmeaufkommen, Heizwärmebedarf, Warmwasserbereitung (mengen- und temperaturmäßig), Pufferspeicherverhalten, Kessel- und Pumpenlaufzeiten sowie die solaren Gewinne und die Außentemperaturen. Alle Werte werden in Zeitintervallen gemessen und ausgewertet. Die Auswertung soll Energiebilanzen aufstellen, die Aufschluss darüber geben, in welchem Umfang der Wärmebedarf durch Abwärme- und Solarenergienutzung gedeckt wird. Erkannte Schwachstellen wurden behoben.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des durchgeführten Messprogramms konnte nachgewiesen werden, dass das Abwärmenutzungssystem in der installierten Ausführung für die Einspeisung sogenannte Abfallwärme aus Produktionsprozessen in Gebäudeheizsystemen gut geeignet ist. Anhand der selektiven Auswertung und der Beispiele für die abwärmetechnisch guten Tage ist zu erkennen, dass die konventionelle Wärmebereitstellung aus dem Ölkessel ersetzt bzw. weitgehend eingeschränkt werden konnte. Mit der vorliegenden Systemgestaltung und -auslegung ist eine praxisbezogene Lösung entwickelt worden. Der eingesetzte Wärmeübertrager weist eine hohe Übertragungsgüte auf und kann das gelieferte Temperaturniveau mit einem geringen dT dem Speicher zur Verfügung stellen. Trotz der prinzipiellen Eignung des Systems konnten die erhofften Energieeinsparungen nicht in dem angenommenen Umfang realisiert werden. Insgesamt muss festgehalten werden, dass das tatsächliche Abwärmeaufkommen nicht den in der Planung zu Grunde gelegten Werten entsprach. Neben der Reduzierung der Brenntage war auch die Dauer und Kontinuität der Wärmebereitstellung schwankend. Weiterhin liegt das Temperaturniveau unter den ehemals angegebenen Werten. Prinzipiell kann die Aussage getroffen werden, dass vor Installation einer solchen Anlage genau geprüft werden muss, mit welcher Wahrscheinlichkeit die anfallende Wärmemenge während des Amortisationszeitraumes das erforderliche Mindestaufkommen aufweisen wird. Im Zusammenhang mit der Brennerei Ganzlin führte eine politische Entscheidung auf europäischer Ebene zu einer Reduzierung der Subventionen mittelständischer Brennereien und damit zu einem drastischen Rückgang der verwendbaren Wärmemenge während des Untersuchungszeitraumes. Das System hat seine Funktionsfähigkeit bewiesen und wird auch in der reduzierten Form zu einer Verminderung der Emissionen beitragen. Für den Schutz der Investition sollten jedoch für die Lieferung von Abwärme entsprechende Verträge mit zugesicherten Liefermengen abgeschlossen werden. Hieraus ergibt sich die Erkenntnis, dass wesentliche Probleme bei der organisatorischen Abwicklung derartiger Projekte liegen können. Da Investitionen in Heizungsanlagen für einen Lebensdauerzyklus von 20 Jahren getätigt werden, muss hier eine hohe Sicherheit beim Bestand des Wärmelieferanten angesetzt werden.
Der Gesamtwärmeverbrauch für Heizung und Warmwasser des Gebäudes betrug in der Messperiode 66.584 kWh. Vernachlässigt man das geringere gelieferte Temperaturniveau der Abwärme und nimmt eine Hochrechnung auf Basis der durchschnittlichen Stundenerträge auf die ursprünglich vorgesehene Betriebszeit von 8 Std./Tag und 4 Arbeitstagen/Woche vor, würde sich eine Deckung von 17% durch die Abwärme ergeben (11.190 kWh). Betrüge die Abwärmetemperatur die ursprünglich angenommenen 70°C, was eine Erhöhung des durchschnittlichen dT von 15 K auf 25 K darstellt, und setzt man dafür einen nutzbaren Anteil von 50% an, könnte der Deckungsgrad gut 22% betragen (14.920 kWh). Damit wäre eine erhebliche Energieeinsparung und Emissionsminderung erzielt und auch ein wirtschaftlich interessanter Amortisationszeitraum erreichbar.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Projekt wurde bisher im Rahmen der Lehrtätigkeit des Autors bei der Studentenausbildung im Bereich Energie- und Versorgungstechnik vorgestellt und analysiert. Ein geplanter und angekündigter Vortrag bei der VDI-Gesellschaft für Energietechnik im Rahmen einer Konferenz für industrielle Energieeinsparpotenziale wurde auf Grund der unbefriedigenden Ergebnisse zurückgezogen. Es ist weiterhin geplant, die Ergebnisse im Rahmen der Studentenausbildung zu verwenden.


Fazit

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass trotz der in dieser Anlage nicht erreichten Energieeinsparpotenziale bei Vorliegen der entsprechenden Bedingungen derartige Systeme für den Ersatz fossiler Wärmebereitstellung tauglich sind. Schwerpunktmäßig müssen bei zukünftigen Projekten die organisatorischen Rahmenbedingungen zuverlässig geklärt werden.