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1. Sitzung des Werkausschusses GTL, 23.04.2024
Beratungsreihenfolge
Sachverhalt
Frau Dr. Alfons erteilt Herrn Dipl. Ing. Joachim Lippold (Externer Berater) das Wort.
Herr Lippold hält anhand der Präsentation seinen Vortrag
In der Werkausschusssitzung vom 29.09.2022 wurden die Ergebnisse der Energiestudie vorgestellt. Ein wesentliches Ergebnis der Studie ist die Erkenntnis, dass Strom- und Wärmeerzeugung zusammen in ein Konzept für die gesamte Anlage münden müssen. Die Planungsleistung für die Erneuerung und Anpassung des Heizungssystems wurde am 08.05.2023 beschlossen.
Das hierfür beauftragte Ingenieurbüro Lippold hat ein umfangreiches Konzept vorgelegt, wie ein schlüssiges und effizientes Heizungssystem unter Ausnutzung der vorhandenen Erzeugeranlagen und durch die Erneuerung abgehender Anlagen für das Klärwerk aufgebaut werden kann.
Fachliche Bewertung
Die aktuelle Wärmeerzeugung der Kläranlage besteht aus zwei getrennten Anlagensystemen:
System 1
Gebäudeheizungen und Schlammanwärmen-/heizen (Niedertemperatur =
NT-System)
- Klärgas-BHKW mit ca. 150 kWel und 190 kWth
Heizkessel mit ca. 700 kWth (Klärgas und Erdgas)
Puffertank mit 12 m³
System 2
Schlammtrocknung (Hochtemperatur = HT-System)
Die BHKW-Auslastung beträgt aktuell ca. 75 %. Dies ist auf die gewonnene Klärgasmenge
Zurückzuführen. Das Klärgas wird in einem 600 m³ Gasspeicher zwischengepuffert.
Für die Stromerzeugung ist neben dem BHKW eine PV-Anlage mit ca. 375 kWp installiert. Hiervon werden im Sommer / Übergangszeit ca. 50 kW an die Verwaltung der GTL abgegeben, so dass bei überwiegender Ost-/ West-Ausrichtung maximal 275 kW für die
Kläranlage zur Verfügung stehen. Der Reststrombezug erfolgt über das öffentliche
Netz mittels zwei 800 kVA-Trafos.
Der stündliche Strom-/ und Wärmeverbrauch der Kläranlage beträgt:
Die Jahresbilanz der Strom-/Wärmeerzeugung und des Strom-/Wärmebedarfs sieht
folgendermaßen aus:
Der Reststrombedarf kann mit einem PV-Anlagenausbau, der dieses Jahr schon greifen wird, weiter gesenkt werden. Allerdings kommt es im Sommer zu Peaks vor allem in den Mittagsstunden, die den Strombedarf des Klärwerks übersteigen werden. Die Einspeisung von Strom wird derzeit nur schlecht vergütet und außerdem entsteht eine Steuerschuld in Bezug auf die eingespeisten Strommengen. Solange die Stromspeicherung noch so teuer ist und auch der Wärmebedarf auf dem Klärwerk so hoch, schlägt das Ingenieurbüro die Umwandlung des Überschussstroms mittels eines elektrischen Durchlauferhitzers in Wärme vor. Diese Komponente ist vergleichsweise günstig in der Anschaffung und die erzeugte Wärmemenge kann im geplanten Wärmespeicher effizient gespeichert werden. Das Ziel im
Sommer sollte sein, tagsüber den Strombedarf sowie den Wärmebedarf über die PV-Anlage
in Kombination mit dem Durchlauferhitzer zu decken, damit nachts die BHKWs den Energiebedarf weitestgehend abdecken können. Der zukünftige Neubau eines größeren Gasspeichers wird diese Option begünstigen.
Die Trennung in Hochtemperatur und Niedrigtemperatursystem wird beibehalten werden. Der abgehende überdimensionierte Gaskessel wird durch eine moderne Therme ersetzt, die sowohl Klärgas als auch Erdgas verbrennen kann. Zusammen mit einem ausreichend groß dimensionierten Wärmespeicher und der Hackschnitzelheizung wird das Hochtemperatursystem vor allem durch die Wärme des neuen BHKWs gespeist. Das Niedrigtemperatursystem wird zunächst an das HT-System gekoppelt. Später soll eine Wärmepumpe im Ablauf der Kläranlage die Wärme für die Gebäudeheizung und die Faulschlammerwärmung liefern.
Kostenschätzung Heizungskomponenten:
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Steuerungskonzept:
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Die erforderliche Elektrotechnik wird auf ca. 100.000 € brutto geschätzt:
Schaltschrank zur Versorgung der Heizungskomponenten mit SPS, PLS-Anbindung und Bedienpanel
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SPS mit dezentraler Peripherie und Klemmkästen zum Anschluss der verteilten Komponenten
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Zusammenstellung:
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Gesamtkosten Heizung ohne Elektrik
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753.000 €
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Steuerungstechnik
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99.000 €
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Ges.
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852.000 €
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Zzgl. 19 %
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1.013.880 €
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Die Heizungskomponenten, sowie der Rückbau von Altanlagen werden vom Ingenieurbüro Lippold ausgeschrieben. Die elektrotechnischen Maßnahmen können über den bestehenden Rahmenvertrag vergeben werden.
Finanzielle Auswirkungen
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einmalig
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laufend
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Finanzielle Auswirkungen:
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Mittel stehen (nicht) zur Verfügung
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Haushaltsstelle/
Deckungsvorschlag
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Betrifft Wirtschaftsplan der GTL
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Diskussionsverlauf
Stadtrat K a i s e r fragt, warum erst später Wärmepumpen eingebaut werden sollen und nicht sofort.
Berichterstatter L i p p o l d erklärt, dass im Sommer ein Energieüberschuss anfällt, der vorrangig verwendet werden kann. Und in der 1. Stufen wollen will man aus Kostengründen davon absehen, da auch die Investition für Wärmepumpen nicht unerheblich ist. Es ist sinnvoll erst die Einbindung der Hackschnitzelheizung in das Gesamtsystem zu testen, um mögliche Energieüberschüsse sinnvoll zu nutzen. Der Einbau der Wärmepumpen war ohnehin erst nach Fertigstellung der Membrananlage angedacht, da geplant ist das sehr saubere gereinigte Abwasser unter Verzicht auf einen Wärmetauscher direkt zur Pumpe zu führen.
Stadtrat K a i s e r möchte wissen, ob das Holz, was durch Arbeiten bei der GTL anfällt für die Hackschnitzelheizung ausreicht oder ob noch Holz dazu gekauft werden muss.
Werkleiter H u m m l e r antwortet, dass die GTL eine Kooperation mit der lokal ansässigen Firma Holzhacker unterhält, die regionales Holz zu guten Konditionen liefert.
Stadtrat B ü c h e l e fügt hinzu, dass das Holz, was bei den GTL anfällt nur ein Bruchteil des Gesamtbedarfs deckt. Nicht alle Holzanteile können zu Hackschnitzel verarbeitet werden. Das Holz, was zusätzlich noch an die GTL geliefert wird, kommt aus der Region.
Stadtrat G e b h a r d fragt nach, wie lange das Klärwerk mit dem neuen System auf dem neusten Stand ist bzw. wieviel Puffer vorhanden wäre, falls sich die Gesetze ändern.
Berichterstatter L i p p o l d gibt Stadtrat G e b h a r d recht, dass die Zukunft ungewiss ist. Sie können aber Strombedarf und Wärmebedarf abschätzen. Über den 100 m³ Puffer ist das Klärwerk recht flexible. Der PV-Strom wird primär direkt verbraucht und der Überschuss an Strom kann dann mit einem Durchlauferhitzer zu Wärme umgewandelt und gespeichert werden. In den Mittagsstunden an Sonnentagen können 250 – 300 kW der PV Anlage über den Durchlauferhitzer als Wärme in Richtung Trocknungsanlage geleitet werden.
Berichterstatterin D r. B u r g h a r d fügt hinzu, dass die GTL eine Strategie fährt. Der nächste Punkt sind der Gasspeicher und die Faultürme, welche erneuert werden müssen (abgeschriebene Infrastruktur). Die Gaserzeugung soll maximiert werden über die Nutzung von Co-Substraten (wie z.B. Fruchtrester oder Molke). Die Energiespeicherung von Gas ist kostengünstiger als Stromspeicherung. Der letzte Schritt ist die Ergänzung um einen Stromspeicher, wenn ausreichend Betriebserfahrung mit dem komplexen System gesammelt wurde und eine sichere Auslegung erfolgen kann. Ziel ist die Eigenversorgung zu maximieren und damit so viel Kostensicherheit wie möglich zu erreichen.
Stadtrat K a i s e r weist darauf hin, dass Elektroautos auch einen Stromspeicher darstellen.
Berichterstatterin D r. B u r g h a r d stimmt zu, dass auf jeden Fall die eigenen E-Autos und Stationen mit der eigenen Energiegewinnung versorgt werden sollen. Ob die Auftankung der Fahrzeuge in den Mittagsstunden aus Sicht der Betriebsabläufe immer gelingt wird sich zeigen.
Beschluss
Der Werkausschuss beschließt die bauliche Umsetzung der Erneuerung des Heizungssystems des Klärwerks und ermächtigt die Werkleitung zur Beauftragung von Bau-, Liefer- und Installationsmaßnahmen.
Abstimmungsergebnis
Dafür: 13, Dagegen: 0
Datenstand vom 21.01.2025 09:32 Uhr
