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Erstellung einer Studie zur Substitution fossil beheizter Wärmeerzeuger und Aufzeigen von Ansätzen für ein langfristiges Wärme- und Stromerzeugungskonzept für die Stadtwerke Niesky GmbH

Allgemeine Informationen

Projektnummer 61008001
Projekttitel laut Förderbescheid Wärme- u. Stromerzeugungskonzept
Projektlaufzeit 01.09.2021 - 30.11.2022
Forschungsschwerpunkt Energie und Umwelt
Projektkategorie Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld Energie und Umwelt
Wissens- und Technologietransfer in die Region
Themengebiet Energiekonzepte, Effizienztechnologien,
Grundeinheit Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

1.    Beschreibung

Die Stadtwerke Niesky GmbH sind Energieversorger, Wasserver- und Abwasserentsorger und Netzbetreiber. Wärme und Strom beziehen die Stadtwerke aktuell physikalisch zu einem großen Anteil von einem Fremderzeuger. Die Bereitstellung der Grundlast erfolgt aus einem Holzhackschnitzel-Heizkraftwerk (HHS-HKW) mit Kraft-Wärme-Kopplung (5 MWel und 10 MWth). Die erzeugte Wärme kann somit mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien bereitgestellt werden (70 - 80%). Auf Grund nicht gesicherter vertraglicher Lieferbedingungen (Vertragsende 2030) mit dem Betreiber sind langfristige Versorgungs- und Nutzungskonzepte zu entwickeln, um eine bedarfsgerechte Wärme- und Notstrombereitstellung zu gewährleisten. Innerhalb des Fernwärmenetzes werden zwei veraltete (Baujahr 1992) gas- oder ölbefeuerte Fernwärmekesselanlagen (Gas oder Öl) mit einer thermischen Leistung von 5MW je Standort als Back-Up vorgehalten. Der Anteil von ca. 3% der jährlichen Wärmeerzeugung (16 Mio kWh) zeigt deutlich den Back-Up-Charakter und die damit verbundenen betriebsbedingten Problemstellungen (Brenner, MSR-Technik). Beide Kessel sind als Back-Up-System unabdingbar, daraus wird die Notwendigkeit zur Substitution oder Ertüchtigung der Anlagen abgeleitet. Neben den genannten Erzeugungsanlagen betreiben die Stadtwerke Niesky eine Photovoltaikanlage und ein BHKW im kleinen Leistungsbereich (<50kW elektrisch). Der Anteil an erneuerbaren Energien beträgt ca. 130% in Bezug auf den Strombedarf im Netzgebiet der SWN. Die vorhandenen Überschüsse werden an das vorgelagerte Netz zurückgespeist.

2.    Zielstellung und Motivation

Die Zielstellung der Stadtwerke Niesky GmbH ist die Verstetigung der Wärme- und Stromerzeugung auf Basis regenerativer Quellen mit dem Fokus der Unabhängigkeit von marktwirtschaftlichen/ politischen Schwankungen und Brennstoffkosten wie Gaspreisen etc. Die unklare Lage hinsichtlich der Lieferbedingungen aus dem HHS-HKW nach Ende des Liefervertrags bietet die Möglichkeit der konzeptionellen Neugestaltung der Wärme- und Notstromerzeugung für die Stadt Niesky. Zum einem besteht die Möglichkeit den vorhandenen Liefervertrag zu verlängern zum anderen die eigenständige Nutzung des HHS-HKW als Betreiber. Falls der Weiterbetrieb des HHS-HKW aus wirtschaftlicher oder technologischer Sicht nicht möglich ist sind neue Konzepte zur Wärme- und Notstrombereitstellung auf Basis regenerativer Energiequellen zu entwickeln, um eine langfristige Sicherstellung der Versorgung gewährleisten zu können.

3.    Versorgungstechnologien

Innerhalb der Studie werden verschiedene Konzepte zur sicheren und umweltschonenden Wärmeversorgung der beiden Back-Up-Wärmeerzeugungsanlagen entwickelt und hinsichtlich ihrer Effektivität, Klimaverträglichkeit und Kosten bewertet. Das zentrale Ziel der Studie liegt darin, möglichst umfangreiche Optionen und Konzepte zu betrachten (zukünftige Nutzung HHS-HKW ja/nein) und eine engere Auswahl an konkreten Versorgungskonzepten zu entwickeln.  Um die Auswahl möglicher Versorgungstechnologien anhand der vorhandenen Versorgungsstrukturen auszuwählen, ist eine individuelle und detaillierte Betrachtung und Abbildung des Ist-Zustandes erforderlich. Folgende Optionen stehen im Fokus der Betrachtung:

· Substitution oder Ertüchtigung der Back-Up-Wärmeerzeuger (Elektrodenkessel, H2-ready-  BHKW, Heizwerk, etc.)

· Aufzeigen von Ansätzen zur konzeptionellen Entwicklung in Abhängigkeit der Vertragssituation mit dem Betreiber des HHS-HKW

o   Vertragliche Weiternutzung von Strom und Wärme aus dem HHS-HKW

o   Betrieb HHS-HKW als Betreiber

o   Neuartiges Versorgungskonzept

· Nutzung von Ab- und Umweltwärmepotential

· Erhalt der Schwarzstartfähigkeit

 

3.    Vorgehensweise

In der Studie werden die Potentiale und Optionen zum Ersatz der Backup-Wärmeerzeuger entwickelt. Es werden in Abstimmung mit der Stadtwerke Niesky GmbH mögliche Weiternutzungskonzepte diskutiert und die zu präferierenden Konzepte detailliert betrachtet. Im Anschluss an die Ist-Analyse des Standortes, erfolgt die Erstellung einer Übersicht geeigneter Lösungspfade (mit/ ohne HHS-BHKW) sowie eine Grobkonzeption innovativer Lösungsansätze. In einem weiteren Schritt erfolgt die Recherche passfähiger Förderprogramme.

 

4.    Leistungsbeschreibung der Vorstudie

       Die Vorstudie umfasst die folgenden Arbeitspunkte:

       1.    Im Rahmen der Analyse des Ist-Zustandes erfolgt eine Bestandsaufnahme der technischen           Systeme wie Teilnetze, zentrale und dezentrale Erzeuger und Verbraucher sowie die Kennwerte           zur Einsatzweise der Teilsysteme wie Jahresganglinien, Grundlast (Sommergrundlast),                           Temperaturniveaus und Bedarfsentwicklungen. Des Weiteren erfolgt die Erfassung nutzbarer                 Freiflächen (Grundstücke) und ungenutzte Potentiale wie Grünschnitt, Reststoffe und Ab- /                     Umweltwärme.

       2.    Der zweite Arbeitspunkt umfasst die Konzepterstellung zur Umrüstung bzw. Substitution der           Back-Up-Wärmeerzeuger.

       3.    Im dritten Arbeitspunkt werden Ansätzen zur konzeptionellen Entwicklung in Abhängigkeit der         Vertragssituation (Strom, Wärme) mit dem Betreiber des HHS-HKW aufgezeigt.

       4.    Auf Basis der Ergebnisse aus dem Arbeitspaket 1 erfolgt unter Berücksichtigung der                       entwickelten Ansätze zur zukünftigen Ausrichtung die Erarbeitung einer Entscheidungsgrundlage.

       5.    Abschließende erfolgt die Recherche passfähiger Förderprogramme für Machbarkeitsstudien         und Umsetzungsstrategien zukunftsfähiger Konzepte.

Im Anschluss an die Studie zum Ersatz der Backup Wärmeerzeuger erfolgt die gemeinsame Antragsvorbereitung zur langfristig angelegten Umstrukturierung des Standortes. Zielstellung der Studie ist eine technologieoffene Betrachtung der Potentiale für die zukünftige Ausrichtung der Stadtwerke Niesky GmbH in Abhängigkeit des Wärme- und Strombezugs mittels Eigenerzeugung, Fremdbezug oder Übernahme bestehender Erzeugungsanlagen (HHS-HKW).

Weitere Daten

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