Ludwigshafen/Mannheim, im April 2012: Die ERN Energiedienstleistungen Rhein-Neckar GmbH hat durch Optimierungsmaßnahmen den Nutzungsgrad der KWK-Anlage auf dem Industriegelände der Roche Diagnostics GmbH in Mannheim um etwa 4,5 Prozent gesteigert. Damit erfüllt die Anlage das Hocheffizienz-Kriterium gemäß EU-Richtlinie EU/2004/8/EG.
Bereits 2003 hat die Roche Diagnostics GmbH die Energieversorgung des Standortes mit allen benötigten Medien im Rahmen eines Contracting-Modells in die Verantwortung der ERN übergeben.
Im Jahr 2005 modernisierte die ERN das Industriekraftwerk am Standort grundlegend, indem ein bestehender Kohlekessel durch eine Gas- und Dampfturbinen-Anlage (GuD-Anlage) mit zwei Gasturbinen und nachgeschalteten Abhitzekesseln ersetzt wurde. Das GuD-Kraftwerk weist folgende technische Daten auf:
– 2 Gasturbinen, 2 Dampfturbinen, ca. 20 MWel
– 2 Abhitzekessel, 2 Großwasserraumkessel, ca. 80 t/h
Des Weiteren betreibt die ERN für den Roche-Standort Mannheim eine Klimakaltwasserzentrale mit einer Gesamtkältenennleistung von ca. 30 MW, die sich aus 1- und 2-stufigen Absorptionskältemaschinen und NH3-Kompressionskältemaschinen zusammensetzt.
Hintergrund und Zielsetzung:
Die Rauchgase der Abhitzekessel wiesen vor der Realisierung der hier dargestellten Effizienzmaßnahme am Eintritt in den Schornstein eine max. Temperatur von 175° bzw. 145°C (großer/kleiner Abhitzekessel) auf. Bislang wurde die im Rauchgas enthaltene Wärmeenergie beider Abhitzekessel ungenutzt an die Atmosphäre abgegeben. Insbesondere vor dem Hintergrund eines ganzjährigen Anlagenbetriebs bot der größere der beiden Abhitzekessel ein interessantes Abwärmepotential.
Gleichzeitig benötigt der weltweit drittgrößte Standort von Roche eine ganzjährige Kältegrundlast, die bislang von strom- und dampfbetriebenen Kältemaschinen zur Produktion von Klimakaltwasser (Vorlauf 6°C/Rücklauf 12°C) gedeckt wurde.
Basierend auf den Ergebnissen einer Konzeptstudie, die in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Thinius entstand, setzte sich die ERN im Jahr 2010 zum Ziel, das vorhandene Abwärmepotential zur Erzeugung von Klimakaltwasser in einer einstufigen Heißwasser-Absorptionskältemaschine zu nutzen.
Technisches Konzept:
Das technische Konzept wurde gemeinsam mit dem Ingenieurbüro ETI aus Heidelberg erarbeitet und sah in der ersten Ausbaustufe die Integration eines Abgaswärmetauschers in den Rauchgasweg des großen Abhitzekessels vor. Auf der Primärseite werden die Rauchgase je nach Kesselbetriebsart über den zweiteiligen Rohrbündelwärmetauscher um maximal ca. 75 °C abgekühlt. Der Druckverlust über den Abgaswärmetauscher ist dabei so gering, dass nach näherer Prüfung eine Beeinträchtigung des Gasturbinenbetriebs ausgeschlossen werden konnte. Auf der Sekundärseite wurde ein Heißwasserkreislauf errichtet, der mit einer Temperaturspreizung von 20 K betrieben wird. Auf diese Weise kann eine maximale Wärmeleistung von ca. 2.000 kW bereitgestellt werden. Die rückgewonnene Wärmeenergie wird anschließend einer einstufigen Absorptionskältemaschine zugeführt.
Für die ERN war neben der Effizienzsteigerung auch die Verfügbarkeit der neuen Anlage von großer Bedeutung.
Aus diesem Grund wurde der Heißwasserkreislauf zusätzlich mit einem Heizkondensator ausgestattet. Der Heizkondensator ist so ausgelegt, dass während der Revisionszeiten oder eventuellen Störungen der Abhitzekesselanlage, die Kälteerzeugung durch eine ausschließliche Dampfbeheizung des Heißwassers aufrechterhalten werden kann.
Genehmigung:
Die Integration des neuen Abgaswärmetauschers in den Rauchgaskanal stellte eine Änderung der Dampfkesselanlage gem. Richtlinie EU 97/23/EG dar. Für die Maßnahme war eine Erlaubnis zur Änderung gemäß § 13 BetrSichV erforderlich. Bereits während der Ausführungsplanung erfolgte durch die ERN eine enge Abstimmung mit dem TÜV Mannheim und dem Regierungspräsidium Karlsruhe. Die Erlaubnis zur Änderung wurde kurzfristig erteilt.
Realisierung:
Die Einbindung des neuen Abgaswärmetauschers in den Rauchgaskanal erfolgte Anfang April 2011 während der zweiwöchigen Revisionszeit des Abhitzekessels. Projektleiter F. Dommel: „Aufgrund einer exakten terminlichen Koordinierung der Gewerke und einem hohen Vorfertigungsgrad der Rauchgasleitungen ist es uns gelungen, den Umbau des Rauchgaskanals und das Wiederanfahren des Kessels termingerecht zu bewerkstelligen. Unser Kunde Roche wurde während der gesamten Projektphase unterbrechungsfrei mit Dampf versorgt.“
Im weiteren Projektverlauf wurde Ende April die neue Absorptionskältemaschine in der Kaltwasserzentrale installiert. Parallel hierzu wurden der Rohrleitungsbau für die Errichtung der Heißwassertrasse und die elektrischen Anschlussarbeiten vorangetrieben.
Nach einer Bauphase von rund vier Monaten konnte die Anlage im Juli 2011 plangemäß in Betrieb genommen werden. Der anschließende Probebetrieb und die durchgeführten Leistungstests übertrafen die im Rahmen der Ausschreibung gestellten technischen Leistungsanforderungen.
Hocheffizienz der KWK-Anlage reduziert zukünftige Investitionskosten beim Kunden
Nach dem geltenden EEWärmeG sind Eigentümer von Gebäuden (>50m²) die neu errichtet werden verpflichtet, einen Teil des Wärme- und Kälteenergiebedarfs durch Erneuerbare Energien zu decken. Eine mögliche Ersatzmaßnahme stellt dabei die Nutzung von Wärme aus einer hocheffizienten Kraft-Wärme-Kopplungsanlage dar.
Die Hocheffizienz einer KWK-Anlage wird nach der Richtlinie EU/2004/8/EG ermittelt. Dabei wird der Nutzungsgrad der KWK-Anlage einer getrennten Wärme- und Stromerzeugung gegenübergestellt. Beträgt die Primärenergieeinsparung mehr als 10 %, so gilt die Anlage als hocheffizient.
ERN-Geschäftsführer Thomas Grün: „Mit der Errichtung der Anlage zur Wärmerückgewinnung ist es uns gelungen, den Nutzungsgrad der KWK-Anlage um rund 4,5 % zu steigern und damit das Hocheffizienzkriterium zu erfüllen. So profitiert Roche bei zukünftigen Neubauten von reduzierten Investitionskosten, da auf zusätzliche dezentrale Anlagen zur Wärme- oder Kälteerzeugung verzichtet werden kann“.
Als Energiedienstleister ist die ERN auch zukünftig bestrebt, die Erzeugung aller Medien so effizient wie möglich zu gestalten und den Anlagenbetrieb weiter zu optimieren.
Betriebsleiter Helge Wilk: „Im nächsten Jahr werden wir die Energieeffizienz unserer KWK-Anlage weiter steigern. Den Kern der Effizienzmaßnahme bildet eine neue Gegendruckturbine. Mit dieser Maßnahme wird der Anteil des verstromten Hochdruckdampfes nochmals deutlich erhöht“.
Weitere Informationen zum Angebot der ERN erhalten Sie auf telefonische Anfrage und im Internet unter www.ern-energie.de.
Die ERN Energiedienstleistungen Rhein-Neckar GmbH ist eine Tochtergesellschaft der EnBW Energy Solutions GmbH und der Technischen Werke Ludwigshafen TWL AG. Das Unternehmen entwickelt Konzepte zur modernen, effizienten Energieversorgung für Unternehmen und setzt diese um. Zu den Leistungen gehören Beratung, Finanzierung, Planung und Ausschreibung, Anlagenbau, Betrieb, Energie-Daten- und Effizienz-Management, Instandhaltung und Energielieferung.
Die ERN ist Mitglied im Verband für Wärmelieferung sowie im Wirtschaftsclub Rhein-Main e.V.
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