Um die Wärmeversorgung eines Stadtteils in Gera auf regenerative Energien umzustellen und den CO₂-Ausstoß bei der Gebäudeheizung zu senken, arbeiten die Thüringer Wärme Service GmbH (TWS), Rudolstadt, und die Carrier Klimatechnik GmbH, Ismaning, in einem Projekt zusammen.
Bislang ist das Stadtviertel in Gera mit 1.300 Wohnungen in Wohnblöcken dezentral mit Gasheizungen ausgestattet. Als Ersatz für diese Heizungsanlagen errichtet die TWS, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Teag Thüringer Energie AG, Erfurt, ein Nahwärmenetz mit einem Blockheizkraftwerk und einer zweistufigen Hochtemperatur-Wärmepumpenanlage mit etwa 1,1 MW Heizleistung. Die Einbindung der Wärmepumpen und ihre Regelung wurden von der Carrier Klimatechnik geplant, die auch die Geräte liefert. Carrier Klimatechnik ist Teil der Carrier Global Corporation, Palm Beach Gardens/USA.
Herzstück des Konzepts ist die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Form eines Blockheizkraftwerks. Um daraus eine förderungsfähige innovative Kraft-Wärme-Kopplung (iKWK) zu machen, muss die erzeugte Nutzwärme zu 35 % aus regenerativen Energiequellen gewonnen werden. Im Fall des Geraer Wohnviertels entschied man sich nach Prüfung der Möglichkeiten für Luft als regenerative Energiequelle, die von einer Luft/Wasser-Wärmepumpe genutzt wird.
Die Wärmeversorgung des Quartiers verlangt eine Vorlauftemperatur von 85 °C. Damit diese Temperatur erreicht werden kann, sind der Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kaskade zwei Wasser/Wasser-Hochtemperaturwärmepumpen nachgeschaltet. Die Luft/Wasser-Wärmepumpe „30RQP1040“ in Außenaufstellung arbeitet bis zu einer Außenlufttemperatur von -15 °C. Sie liefert 25 bis 35 °C warmes Wasser in einen Mitteltemperatur-Puffer. Von dort aus wird es in einer effizienzsteigernden Serienschaltung über Hochtemperatur-Wärmepumpen vom Typ „AquaForce 61XWHZE“ auf die gewünschte Vorlauftemperatur von 85 °C gebracht. „Um den lokalen Anforderungen gerecht zu werden sowie im Hinblick auf einen energieeffizienten Betrieb auch in Teillast haben wir ein Konzept in Stufenschaltung entwickelt“, erklärt Christian Henkel, Key Account Manager Wärmepumpen von Carrier Klimatechnik. Ergänzt wird die zweistufige Anlage durch eine Regelung von Carrier, die in die Gesamtregelung der TWS eingebunden ist. Die „AquaForce“-Wärmepumpen arbeiten mit dem Kältemittel R1234ze, das ein GWP von unter 1 aufweist. Als weitere Herausforderung erwies sich der Schallschutz. Da die Anlage in einem Mischgebiet steht, muss sie in der Nacht die Grenze von maximal 45 dB(A) in 30 m Entfernung einhalten. Die Geräte wurden dementsprechend mit einem Schallschutzgehäuse versehen.
Die iKWK-Anlage soll nach Spotmarkt, also mit Rücksicht auf die Entwicklung des Strompreises, gefahren werden. Ein zusätzlicher Elektrokessel sowie zwei Gaskessel übernehmen deshalb bei Bedarf die Spitzenlast. Dabei ist die Gesamtanlage auf eine produzierte Strommenge von 5,6 GWh/a bei einer bezogenen Strommenge von 1,5 GWh/a sowie eine Wärmemenge von 8,7 GWh/a ausgelegt. Zu Jahresbeginn 2025 soll die Anlage in Betrieb gehen und die bisherigen dezentralen Gasheizkessel im Wohnviertel ablösen.
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