Energieversorgung

Kombinierte Wärmeerzeugung und -speicherung

Mit einer Investition im einstelligen Millionenbereich wird die Heizkraftwerk GmbH Mainz (HKW) dafür sorgen, dass auch in den nächsten Jahren für die Kunden Fernwärme sicher und bezahlbar bleibt. Das Tochterunternehmen der Stadtwerke Mainz AG und der Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG (KWM AG) plant im Industriegebiet auf der Ingelheimer Aue den Bau eines großen Fernwärmespeichers und eines Elektrowärmeerzeugers, teilte der Vorsitzende des HKW-Verwaltungsrates, Detlev Höhne, heute mit. Das stadtnahe Unternehmen reagiert damit frühzeitig auf die sich abzeichnenden Veränderungen bei der Fernwärmebeschaffung ab 2015.

Vertrag läuft aus

In etwas mehr als zwei Jahren läuft der bestehende Gasliefervertrag für das Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (GuD) der KMW AG auf der Ingelheimer Aue aus. Dann wird die GuD-Anlage, die seit vielen Jahren auch das Rückgrat der Mainzer Fernwärmeversorgung bildet, nicht mehr fast das ganze Jahr über in Betrieb sein, sondern nur noch in der so genannten Spitzen- oder Mittellast. Also etwa 1.000 bis 3.000 Stunden im Jahr. Die Fernwärmekunden brauchen aber auch dann zuverlässig warmes Wasser für Heizung und Dusche, wenn das GuD-Kraftwerk nicht in Betrieb ist. Das bestehende Müllheizkraftwerk der Entsorgungsgesellschaft Mainz (EGM) auf der Ingelheimer Aue sowie die drei bestehenden kleineren HKW-Heizwerke können diesen Wegfall der GuD-Anlage künftig nur eingeschränkt beziehungsweise nur zu höheren Kosten und mit relativ hohen Emissionen kompensieren.

„Die Lösung liegt darin, die Erzeugung der Fernwärme künftig zeitlich vom Verbrauch zu entkoppeln“, erläutert Höhne. Bisher wird die Mainzer Fernwärme im KMW-Gaskraftwerk, im Müllheizkraftwerk oder den drei im Stadtgebiet liegenden HKW-Heizwerken produziert und danach umgehend zu den Kunden transportiert. Ein neuer Fernwärmespeicher soll jetzt die Erzeugung unabhängiger machen von den Betriebszeiten des Gaskraftwerks.

Wie arbeitet so ein Speicher?

Auf der Ingelheimer Aue soll ein Behälter gebaut werden, der ein Volumen von gut 3.000 Kubikmetern hat, etwa 30 Meter hoch ist und einen Durchmesser von 12 Metern besitzt. In diesen geschlossenen Behälter gehen umgerechnet gut 20.000 Badewannen voll 130 Grad Celsius heißes Wasser hinein. Der Speicher hat eine Leistung von etwa 20 Megawatt und wird innerhalb von zehn Stunden komplett mit Fernwärme gefüllt. Dies wird künftig in den Zeiten geschehen, in denen die Bezugspreise für die Fernwärme niedrig sind – etwa wenn das GuD-Kraftwerk in Betrieb ist und gerade Strom produziert und/oder die Nachfrage nach Fernwärme geringer ist. Der Speicher soll entladen werden, wenn die Nachfrage nach Fernwärme besonders groß ist oder der Bezug der Fernwärme teurer ist. Das lohnt sich laut Höhne auch für die Umwelt: „Die gespeicherte Wärme im Speicher kann genutzt werden, um die Erzeugung von Fernwärme in unseren HKW-Heizwerken zu hohen Kosten bei gleichzeitig hohem Energieverbrauch und vergleichsweise hohen Emissionen weitestgehend zu vermeiden.“

Lücken im Strombedarf

Der Fernwärmespeicher soll darüber hinaus eine weitere wichtige Funktion erfüllen: Die HKW plant zusätzlich den Bau eines Elektrowärmeerzeugers. Hintergrund ist die Tatsache, dass durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien zunehmend Lücken entstehen zwischen dem Strombedarf der Menschen auf der einen Seite und der Stromeinspeisung beispielsweise durch Windenergie oder Photovoltaik auf der anderen Seite. Die Netzbetreiber sind zwar verpflichtet, diese Schwankungen auszugleichen, doch dazu braucht es zusätzliche Speichermöglichkeiten.

Wärme wird zwischengelagert

Ein Fernwärmesystem kann überschüssigen Strom aufnehmen, in dem durch einen in das System eingebundenen Elektrowärmeerzeuger Strom in Wärme (heißes Wasser) umgewandelt wird. Wird diese Wärme direkt benötigt, kann sie über das Fernwärmenetz an die Kunden abgegeben werden. Wird sie dagegen nicht aktuell benötigt, kann sie im neuen Fernwärmespeicher auf der Ingelheimer Aue „zwischengelagert“ und bei Bedarf abgerufen werden. „Für die Hei zkraftwerk GmbH Mainz hat ein Elektrowärmeerzeuger den Vorteil, dass HKW für den abgenommenen Überschüssigen Strom – die Fachleute sprechen von negativer Regelenergie – Erlöse erzielt“, erläutert der Kaufmännische HKW-Geschäftsführer Christian Thelen.

Der Zeitplan sieht vor, dass die Pläne in den nächsten Monaten den städtischen Gremien präsentiert werden. Baustart für den Fernwärmespeicher könnte Anfang 2014 erfolgen, die Bauzeit wird mit etwa einem Jahr geplant. Der Elektrowärmeerzeuger soll bis Mitte des nächsten Jahres  seinen Betrieb aufnehmen.

Heizkraftwerk GmbH Mainz

Die Heizkraftwerk GmbH Mainz (HKW) sichert seit 1960 die Fernwärmeerzeugung in Mainz. Die Stadtwerke Mainz AG hält zwei Drittel der Anteile, die KMW AG das andere Drittel an der HKW. Fernwärme aus Mainz beziehen derzeit etwa 2.500 Kunden, dabei handelt es sich meist um größere Verbraucher wie etwa Landesbehörden, die Universität, die Unikliniken, der Dom oder das Rathaus. Auch die Rasenheizung der Coface-Arena wird mit Fernwärme betrieben.

Die gesamte Wärmeabgabe entspricht gut 50.000 modernen Einfamilienhäusern. Die Erzeugung der Fernwärme übernehmen in der Grundlast das Gaskraftwerk der KMW AG, in der Mittellast das Mainzer Müllheizkraftwerk und in der Spitzen-/Reservelast drei HKW-Heizkraftwerke. Die Verteilung der Fernwärme erfolgt über ein 75 Kilometer langes Leitungsnetz.

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