Vom überdimensionierten Heizkessel zur effizienten BHKW-Anlage

Von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen profitieren vor allem energieintensive Einrichtungen. Ihr kontinuierlich hoher Wärme- und Strombedarf ist ideal für das Erreichen optimaler Nutzungsgrade der Anlagen. So auch bei dem Sanierungsprojekt „Lausitzer Werkstätten“ in Hoyerswerda, bei dem u. a. von einer alten ineffizienten Heizkesselanlage auf ein Blockheizkraftwerk (BHKW) mit innovativer Leit- und Kommunikationstechnik umgestellt wurde.

Seit 1991 besteht die Lausitzer Werkstätten gemeinnützige GmbH in Hoyerswerda. Die Gesellschaft bietet über 350 Arbeitsplätze, die den Fähigkeiten, Möglichkeiten und Bedürfnissen behinderter Menschen entsprechen. Die selbstständige Organisation umfasst ein breites Produktions- und Dienstleistungsportfolio. Dazu werden die Kosten für Material, Energie und Löhne selbst erwirtschaftet. Zu der Einrichtung gehören u. a. eine Wäscherei, eine Druckerei, eine Möbelaufarbeitung sowie eine Werkstatt für Holz- und Metallbearbeitung. In einer Großküche wird zudem täglich für etwa 400 Personen Mittagessen zubereitet.
Bedingt durch eine stark gestiegene Nachfrage der Wäschereileistungen und aufgrund veränderter Hygienebestimmungen, wurde eine Sanierung der Wäscherei beschlossen. Dazu wurde auch entschieden, die im Gebäude befindliche Wärmeversorgung der Hauptwerkstatt zu erneuern. „Der Wäscherei- und Verpflegungsbetrieb sowie Teile der Produktion waren energieintensiv und mit entsprechend hohem Energie- und Kos­tenaufwand verbunden. Um den Energieverbrauch künftig kostengünstig und umweltfreundlich zu gestalten, sollte ein modernes Wärmeversorgungskonzept umgesetzt werden. Dies zog u. a. nach sich, den 18 Jahre alten Heizkessel einschließlich dem Heizkreisverteiler zu ersetzen, der gemessen an den aktuellen Anforderungen eine Überdimensionierung von rund 30 % aufwies“, erläutert ­Daniel Zipf, zuständiger Projektleiter vom Ingenieurbüro für Gebäudetechnik (IGT) in Dresden, das auf nachhaltige Energie- und Wärmeversorgungslösungen spezialisiert ist und für das Projekt gewonnen werden konnte.

Mit vereinter Kompetenz zum bedarfsspezifischen Versorgungskonzept
Für das Projekt der Lausitzer Werkstätten standen dem Ingenieurbüro die Monats- und Jahresabrechnungen für Strom und Gas zur Verfügung. „Im Fokus unserer Planung stand die spürbare Verringerung des Energiebedarfs und der Betriebskos­ten bei angemessenen Inves­titions- und Nutzungskosten der Neuanlage“, so Zipf und weiter: „Eine besondere Herausforderung der Anlagen-Konzeptionierung bestand auch darin, das sehr begrenzte Platzangebot im Technikraum optimal zu nutzen.“
Mit der Umsetzung und Installation wurde die in Hoyerswerda ansässige Scholze Haustechnik GmbH beauftragt. Die Entwicklung und die Lieferung der Anlagen übernahm das auf Energiezentralen mit BHKW spezialisierte Unternehmen Yados GmbH, das auch in Hoyerswerda ansässig ist. Yados lieferte sämtliche zu verbauende Komponenten nach Auslegungsvorgaben des Planungsbüros aus einer Hand. „Das spart unseren Kunden Zeit und Geld“, sagt Karl Gentner, Geschäftsführer von Yados, „u. a. weil keine aufwendigen Schnittstellenanpassungen der einzelnen Anlagenteile notwendig sind, da alle Komponenten vollständig kompatibel sind.“ Das Unternehmen bot darüber hinaus die Leit- und Kommunikationstechnik zur Anlagensteuerung an, die bei Bedarf die Überwachung der Anlage im Fernwartungsservice ermöglicht.

Anlagentechnik im Detail
Auf Basis der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen fertigte Yados ein wärmegeführtes, auf 5500 Vollbenutzungsstunden pro Jahr ausgelegtes BHKW mit einer thermischen Leistung von 78 kW und einer elektrischen Leistung von 50 kW. Damit kann die Einrichtung ihren Bedarf an Strom und Wärme größtenteils eigenständig generieren und verbrauchen. „Das Modul nutzt bis zu 90 % der eingesetzten Erdgasenergie und erzeugt damit nur halb so viel CO2 wie eine herkömmliche Heizungsanlage“, erklärt Dipl.-Ing. Olaf Besser, Prokurist bei Yados. Für den Spitzenlastfall sorgt darüber hinaus eine Fernwärmestation mit einer Leistung von 450 kW für Wärme, wenn der thermische Bedarf der Einrichtung nicht ausschließlich über das BHKW gedeckt werden kann. Die Wärme steht hierbei aus einem nahegelegenen Kraftwerk zur Verfügung.
Über zwei Heizungsverteiler werden elf Heizkreise, von der Wäscherei über die Küche mit Speisesaal bis hin zur Produktion und die Trinkwassererwärmung versorgt. Die Wärmeverteilerstationen wurden von Yados individuell an die Gegebenheiten des Heizungsraumes angepasst.
„Die Trinkwarmwasserbereitung selbst erfolgt im Durchflussprinzip (Frischwasserstation) mittels eines ‚MicroPlate‘-Plattenwärmeübertragers, dessen Technologie eine verbesserte Wärmeübertragung erlaubt. In Abhängigkeit von der Heizwassertemperatur im Pufferspeicher wird der Betrieb der Heizwasserladepumpe kontinuierlich angepasst. Die Regelung der Trinkwassererwärmung erfüllt dabei die Anforderungsstufe II der VDI 6003. Bei der vorgegebenen Mindestentnahmemenge ist die maximale Temperaturabweichung während der Zapfung sichergestellt. Darüber hinaus kann eine optimierte Zirkulation eingestellt werden“, so der Yados-Projektleiter Bernd Kisch.
Da die Anlageninstallation während des laufenden Betriebs der Werkstätten bei gleichzeitigem Umbau von Wäscherei und Küchenbereich erfolgte, wurden die Komponenten von Yados in Abstimmung mit dem Planungsbüro und dem Installationsunternehmen entsprechend den jeweiligen Bauabschnitten teilgeliefert.

Leit- und Kommunikationssystem
Bei den Lausitzer Werkstätten werden die betriebsrelevanten Daten über modulare Regelungseinheiten an das integrierte Leit- und Kommunikationssystem „YADO|LINK“ übertragen. Aus den Prozessdaten wird eine Echtzeit-Abbildung der energetischen Ist- und Soll-Zustände sämtlicher Erzeuger, Verteiler und Abnehmer im Netz erstellt. Abweichungen oder Störungen in den laufenden Erzeugungs- und Verteilprozessen werden unmittelbar erkannt und behoben. Beispiele hierfür sind eine automatische Wärmeerzeuger- oder Pumpenumschaltung bei Störungen oder ein vorbeugender „Pumpenkick“ bei Trockenläuferpumpen.

Visualisierung und Monitoring für übersichtliche Abläufe
Mit dem Leit- und Kommunikationssys­tem ist eine vollständige Erfassung von Energieflüssen, Betriebsstunden und Verbräuchen nebst Anlagen- und Prozessdaten möglich. Um diese auch zielorientiert nutzen zu können, werden die Informationen vom System transparent und nachvollziehbar aufbereitet. „Dazu unterstützt ‚YADO|LINK‘ die Betriebsführung über eine einfache Bedienung, logische Menüführung und intuitive Oberflächen. Anforderungsabhängig stehen unterschiedliche Softwarefunktionen mit jeweils spezifischen Visualisierungsoptionen zur Verfügung“, erklärt Olaf Besser.
Wesentliche Daten und Informationen, beispielsweise zu Temperaturen, Drücken, Betriebs- und Störmeldungen der Energiezentrale, werden so visualisiert und erlauben den direkten Zugriff auf die Anlage. „Vereinfacht gesagt übersetzen wir komplexe Prozesse in eine leicht erfassbare, grafische Form. Damit erhalten Anlagenbetreiber, Techniker oder Endverbraucher die Möglichkeit, die für sie wichtigen Betriebsprozesse über einen Laptop oder eine Smartphone-App zu überwachen und zu steuern. Im Falle eines Falles schickt das System zusätzlich noch eine Alarmmeldung an das jeweilige Endgerät“, hebt Yados-Geschäftsführer Karl Gentner noch hervor.

Start des Anlagenbetriebs
Im März dieses Jahres ging die BHKW-Anlage mit sämtlichen Komponenten in Betrieb. Für die neue Anlage ergibt die dynamische Investitionsberechnung eine Amortisationszeit von ca. drei bis viereinhalb Jahren − abhängig von witterungs- und nutzungsbedingten Schwankungen. „Die ‚Return on Investment‘-Kalkulation basiert auf den vorliegenden Verbrauchsdaten, den Förderungen und Abgaben laut Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz 2014 sowie den Formeln der VDI-Richtlinie 2067 zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit von gebäudetechnischen Anlagen. Für die Lausitzer Werkstätten zahlt sich die Inves­tition gefühlt durch den effizienten Anlagenbetrieb allerdings schon jetzt aus“, meint Yados-Prokurist Olaf Besser abschließend und ergänzt: „Denn dank der neuen Anlage verringern sich die Jahresverbrauchskosten direkt um 25 %.“

Bilder: Yados GmbH

www.yados.de