Innovative Wärmeversorgung für das Wasserwerk Fuhrberg
Im Jahr 2016 wurde in einem wegweisenden Gemeinschaftsprojekt mit Fraunhofer UMSICHT eine hochmoderne, biomassebefeuerte Dampfkesselanlage mit einer nachgeschalteten ORC-Anlage zur Stromerzeugung für das Wasserwerk Fuhrberg installiert. Die Anlage wurde als mobile KLIMASCHUTZZENTRALE konzipiert und schlüsselfertig an den Kunden ausgeliefert.
Effiziente Energienutzung durch den ORC-Prozess
Der erzeugte Dampf wird in einen höher gelegenen ORC-Verdampfer geleitet. Dort kondensiert der Wasserdampf in einem speziell entwickelten Wärmetauscher und fließt im Naturumlauf zurück in den Kessel. Auf der Sekundärseite des Wärmetauschers wird ein organisches Arbeitsmittel erhitzt und verdampft. Dieser Dampf wird anschließend zur Stromerzeugung über eine Turbine entspannt.
Das Besondere an diesem Prozess ist die effiziente Nutzung der anfallenden Kondensationswärme: Sie wird gezielt für den Betrieb des lokalen Fernwärmenetzes genutzt, wodurch eine maximale Energieausbeute erreicht wird.
Kleine Biomasse-Dampferzeuger im Markt nicht verfügbar
Von Anfang an war es eine besondere Herausforderung in dem Projekt, die für den kleinen ORC-Prozess benötigte Menge an Hochdruck-Dampf (Nenndruck 27 bar) überhaupt aus Biomasse bereitstellen zu können. Tatsächlich existieren im Markt keine fertigen, standardisierten Lösungen Kesselanlagen kleiner 1.000 kg Dampf pro Stunde. Das Team der Schmidmeier NaturEnergie GmbH entschied sich für eine Kombination aus bewährter Kohlbach Biomasse-Feuerung (mit einer Feuerungswärmeleistung 600 kW) und einem aufgesetzten, vertikalen 2-Zug Dampfkessel von einem renommierten Schiffsdampfkessel-Hersteller.
Redundanz für eine sichere Wärmeversorgung
Für den Fall eines Ausfalls des ORC-Prozesses wurde ein intelligentes Notkühlsystem implementiert. Der Wasserdampf aus der Biomassedampfkesselanlage kann dann direkt über einen parallel zum ORC-Verdampfer geschalteten Notkühler kondensiert werden. Die dabei entstehende Wärme wird unmittelbar zur Erwärmung des Fernwärmenetzes genutzt, wodurch eine unterbrechungsfreie Wärmeversorgung sichergestellt ist – unabhängig vom ORC-Prozess.
Hocheffiziente Abgasreinigung
Zur Minimierung von Emissionen setzt die Anlage auf eine moderne Rauchgasentstaubung durch einen Nass-Elektrofilter. Diese Technologie gewährleistet eine hocheffiziente Entfernung von Feinstaubpartikeln und trägt maßgeblich zur Reduzierung der Umweltbelastung bei.
Ein Modellprojekt für nachhaltige Energieversorgung
Die mobile Klimaschutzzentrale des Wasserwerks Fuhrberg zeigt eindrucksvoll, wie moderne Biomassetechnologie zur effizienten und nachhaltigen Wärme- und Stromversorgung beitragen kann. Durch die Kombination aus Dampfkessel, ORC-Prozess und innovativen Wärmenutzungskonzepten wird ein hoher Gesamtwirkungsgrad erzielt.
Anlagendaten im Überblick
Leistung
Nennwärmeleistung
400 kW (Sattdampf)
Dampfleistung
600 kg/h
Kesselparameter
Heißdampf, Betrieb 27 bar(ü) / 250 °C, Absicherung 32 bar(ü) // 280 °C
Jährliche Wärmeerzeugung
1.300 MWh
Kraft-Wärme-Kopplung
Bauart
ORC
elektrische Nennleistung
60 kW
Jährliche Stromerzeugung
270 MWh
Anlagedaten
Inbetriebnahme (Jahr)
2016
Feuerung
Gegenstromfeuerung mit wassergekühltem Vorschubrost sowie primärer und sekundärer Rauchgasrezirkulation
Kessel
stehender 2-Zug-Großwasserraumkessel
Economiser
Warmwassereconomiser für Wärmenetz
Rauchgasreinigung
Multizyklon, Elektrofilter
Brennstoff
Brennstoffart
Hackschnitzel
Jährlicher Brennstoffbedarf
580 t
Brennstofflager
Brennstoffbunker mit Schubboden
CO2-Einsparung
570.000 kg CO2-Einsparung/Jahr
Umrechnungsgrundlage: Emissionsfaktor: 0,3 t CO2-Einsparung pro MWh
320 Jahre Autofahren
(150 g CO2 /km) mit einem Mittelklassewagen und 12.000 km/Jahr
4.400 Flüge
pro Person auf einem einfachen Flug von München nach Berlin (130 kg CO2)
68 Mal
die Jahres-Pro-Kopf-Emissionen je Einwohner in Deutschland (8,4 t CO2 /a)