Blockheizkraftwerk

Vorteils-Packung

Mit fünf auf verschiedene Standorte verteilten, nahezu baugleichen Blockheizkraftwerken (BHKW) mit jeweils 2 MW elektrischer und ca. 2,5 MW thermischer Leistung haben die Stadtwerke Lemgo ihre Strom- und Fernwärmeversorgung optimiert.

Das erste der Motoren-BHKWs wurde in Lemgo im Oktober 2005 am Standort Liemer Weg neben dem Heizkraftwerk West in Betrieb genommen. Zwei weitere, am Bruchweg und in Langenbruch, folgten fast genau zwei Jahre später. Ende 2012 folgten noch einmal zwei weitere Anlagen am Schratweg und am Liemer Weg neben dem Klärwerk.

Der verteilte Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in der Alten Hansestadt stellt dabei für die Stadtwerke ein wirtschaftliches Optimum dar, was durch Simulationen mit dem Energiemanagementsystem ResOpt überprüft wurde. Die von der Aachener Kisters AG entwickelte Software wird in Lemgo primär für die Berechnung der täglichen Einsatzfahrpläne der eigenen Erzeugungsanlagen eingesetzt, wobei alle relevanten technischen Parameter sowie Gasbezugsverträge, aktuelle Preise der Strombörse und die Verbrauchsprognosen berücksichtigt werden – eine Dienstleistung, die die Stadtwerke auch für andere kommunale Versorger übernehmen.

Die Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass eine Erweiterung der Stromerzeugung um die BHKWs neben den anderen großen KWK-Anlagen in Lemgo möglich ist. Dies sind ein aus zwei Gasturbinen und einer Dampfturbine bestehendes GuD-Heizkraftwerk mit 12,8 MW elektrischer Leistung und die 9,2 MW Gasturbine am Bruchweg.

So stellen BHKW-Module mit jeweils 2 MW derzeit ein Optimum dar und können zu niedrigeren spezifischen Investitionskosten beschafft werden als ein einziges Groß-BHKW oder als mehrere kleine 1-MW-Anlagen. Die Einhaltung der 2-MW-Leistungsgrenze sichert außerdem eine maximale Förderung nach dem KWK-Gesetz. Schließlich bringt die Wärmeeinspeisung an den gewählten Standorten hydraulische Vorteile für das Fernwärmenetz.

Die vom Planungsbüro Dipl.-Ing. H. Richter Nachfolger aus Düsseldorf unterstützten Stadtwerke entschieden sich außerdem dafür, die fünf auf der „grünen Wiese“ errichteten BHKW nahezu baugleich auszuführen: Lediglich die Fassade des ersten BHKW-Gebäudes in einem Gewerbegebiet konnte einfacher ausgeführt werden, während bei den übrigen Standorten erhöhten Schallschutzanforderungen beachtet werden mussten.

Identisch sind auch die eingesetzten BHKW-Aggregate Caterpillar G3520C mit einer elektrischen Leistung von exakt 1.999 kW und einer thermischen Nutzleistung von 2.450 kW, die von der Bremer Zeppelin Power Systems geliefert wurden. Sie zeichnen sich durch eine zweistufige Abgaswärmenutzung aus, durch die ein thermischer Wirkungsgrad von 49,5 % erreicht wird. Bei einem elektrischen Wirkungsgrad von 40 % wird der Energiegehalt des eingesetzten Erdgases also zu nahezu 90 % ausgenutzt.

Die für diesen Nutzungsgrad nötige Abkühlung der Motorenabgase bis auf 75 °C ist möglich, weil das Fernwärmenetz in Lemgo bei einer Vorlauftemperatur von 105/110 °C eine Rücklauftemperatur von 60 °C erreicht. Maßgeblich dafür ist die systematische Beratung der Fernwärme-Kunden bei der Beschaffung und Optimierung der Übergabestationen und Hausanlagen.

Durch die einheitliche Ausführung der BHKW und der Gebäudekonstruktionen konnten die einmal erstellten Genehmigungs- und Planungsunterlagen mehrfach genutzt werden, was eine deutliche Kosten- und Zeitersparnis brachte.

So dauerte bei allen Anlagen der Zeitraum vom Baubeschluss durch den Aufsichtsrat der Stadtwerke bis zur Inbetriebnahme jeweils nur knapp ein Jahr.

Zusätzliche Synergieeffekte schlagen sich auch in niedrigeren Wartungskosten durch eine nahezu gleichzeitige Durchführung der Regelwartungen nieder. Schließlich bedeutet der Umgang mit baugleichen Anlagen eine Erleichterung für das Betriebspersonal der Stadtwerke.

Dank der weitgehenden Standardisierung konnten die kompletten Investitionskosten auf knapp 1,6 Mio. Euro pro BHKW begrenzt werden, so dass die spezifischen Investitionskosten mit weniger als 800 Euro/kW sogar noch unter denen eines großen 100 MW GuD-Kraftwerks liegen, die rund 1.000 Euro/kW betragen.

Bei rund 7.200 Volllastbetriebsstunden im Jahr, die diese BHKWs im Durchschnitt erreichen, ergibt sich eine Amortisationszeit von deutlich unter vier Jahren. Gebe es allerdings die Steuervergünstigungen und die Förderung des KWK-Gesetzes nicht, würden die Kapitalrückflusszeiten auf sieben bis acht Jahre steigen: ein angesichts der Volatilitäten der Strom- und Gaspreise zu hohes Investitionsrisiko.

2013 und 2014 haben die ersten BHKWs bereits so viele Betriebsstunden erreicht, dass die sog. „Grundüberholung“ notwendig ist. Da inzwischen ein Nachfolgemodell für den eingesetzten Motortyp auf dem Markt ist, der noch einmal gesteigerte Wirkungsgrade aufweist, entschieden sich die Stadtwerke, auf die Grundüberholung zu verzichten und den neuen G3516H – Motor von Caterpillar stattdessen einzubauen.

Mit immerhin 43% elektrischen Wirkungsgrad bei gleichbleibender Leistung konnte der Brennstoffbedarf deutlich reduziert werden. Nicht nur die Stadtwerke freuen sich darüber – die Umwelt auch wegen des damit einhergehenden reduzierten CO2-Austoßes!

Auch außerhalb von Lemgo wurde auf dieses wegweisende Konzept zurückgegriffen. So entstanden unter Betreuung der Stadtwerke Lemgo in Saarbrücken fünf exakte Kopien dieser hoch standardisierten BHKWs und in Detmold entstanden zwei Kopien.

Für dieses erfolgreiche Konzept wurden die Stadtwerke Lemgo von der bundesweit erscheinenden Fachzeitung „energie&management“ zweimal als BHKW des Monats ausgezeichnet.

 

Die Anlage auf einen Blick

Betreiber: Stadtwerke Lemgo
Planung: Dipl.-Ing. H. Richter Nachfolger, Düsseldorf
Besonderheit: Hohe Synergieeffekte durch die Errichtung von fünf nahezu baugleichen BHKW-Anlagen
Anlage: Gasmotoren-BHKW Caterpillar G3520C/G3516h mit je 1.999 kW elektrischer und 2.450/2.280 kW thermischer Leistung, Brennstoff-Gesamtnutzungsgrad von 89,5 % durch zweistufige Abgaswärmenutzung (Abgasabkühlung auf 75 °C), Lieferant Zeppelin Power Systems, Bremen
Wirtschaftlichkeit: Gesamtkosten je Anlage von knapp 1,6 Mio. Euro (spezifische Investitionskosten ca. 800 Euro/kW), Kapitalrückflusszeit deutlich unter vier Jahre
Umweltschutz: Spezifischer CO2-Ausstoß 245 g/kWh KWK-Strom (Vergleichs Benchmark für sog. „Beste Verfügbare Technik=Groß-Gaskraftwerk“ 365 g/kWhel)

Auskunft:

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Dr. Eugen Rejek, Tel. 02 11/20 10 37, eur(at)birichter.de
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