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Modulare Heizzentralen

Planer und Entwickler haben immer wieder mit der Planung von neuen Gebäudekomplexen, Arealen oder sogar ganzen Stadtteilen zu tun und damit einhergehend gibt es jede Menge Herausforderungen. Im Bereich der Energieversorgung spielen dabei nicht nur die Bau- und Betriebskosten und der Klimaschutz eine Rolle, sondern auch die möglichen Bedarfsanpassungen der Energieversorgung.

Um alle Aspekte abzudecken, bedarf es in der Regel eines flexiblen Versorgungskonzeptes. Ein perfektes Beispiel hierfür ist das energetische Sanierungsprojekt an der Technischen Hochschule (TH) Köln, bei dem Areale eventuell in naher Zukunft weiter ausgebaut werden sollen.

Im Raum Köln ist es so, dass der Energiedienstleister RheinEnergie AG bis spätestens zum Jahr 2040 seine Kunden vollständig klimaneutral versorgen will. Hierzu wird der KWK-basierte Fernwärmeausbau genutzt. Wichtig hierbei ist in erster Linie eine energieeffiziente und flexible Energieversorgung/-übergabe. So werden entsprechend der jeweiligen Objektanforderungen Übergabe- und Verteiltechnologien eingesetzt, die einen optimierten Betrieb der vorliegenden oder geplanten energetischen Infrastruktur effektiv gewährleisten sollen.

Am Beispiel der TH Köln wird diese Herausforderung besonders deutlich. Hier studieren rund 10.600 junge Menschen und außerdem arbeiten hier über 700 Beschäftigte. Die Energieversorgung wird durch eine veraltete und damit ökologisch ineffiziente Gaskessel-Heizanlage sichergestellt. Nachteilig sind dabei das hohe Ausfallrisiko der Anlage auf der einen Seite und ein überhöhter Primärenergieeinsatz auf der anderen Seite. Entsprechend hoch sind außerdem die CO2-Emissionen. Marco Preußer von RheinEnergie, erklärt: „Beides wäre schon in der nächsten Winterperiode deutlich negativ bemerkbar geworden. Diese Situation stellte die Versorgungssicherheit für die hochfrequentierten Gebäude am Campus infrage und hätte den Betriebskostenhaushalt der Einrichtung weiter stark belastet. Vor diesem Hintergrund wurde der Faktor Zeit zum Schlüsselkriterium aller Maßnahmen.“

Also wurden verschiedene Lösungen für den Campus Deutz in Erwägung gezogen und schließlich ein Anschluss an das Fernwärmenetz der RheinEnergie beschlossen. Das wiederum bedeutet eine neue Herausforderung, nämlich, dass das 96.400 m2 große Gelände einschließlich seiner Liegenschaften in den kommenden Jahren komplett umgebaut werden soll. Preußer sagt: „Für die bisherige Dachzentrale mit Kesselanlage waren die Tage also bereits gezählt. Damit war ein möglichst praktikables Versorgungskonzept zu entwickeln, das flexible Anpassungen an die sich verändernden Bedingungen vor Ort problemlos zulässt.“

Hier waren nun also Experten gefragt. Einer davon ist das sächsische Unternehmen YADOS GmbH, seines Zeichen Spezialist für die Ausarbeitung von Individualkonzepten für komplexe energetische Sanierungsprojekte. YADOS entwickelte und fertigte für die Energieversorgung des Campus Deutz innerhalb von rund drei Monaten eine speziell für die Bedarfslagen des Campus ausgelegte 4,5-MW-Anlage mit vier 1125-kW-Wärmeübertragern. Ralf Kühlem ist Gebietsleiter NRW bei YADOS. Er sagt: „Die vier kaskadierten Komponenten weisen im Vergleich zu konventionellen Anlagen mit nur einem Wärmeübertrager gleich mehrere Vorteile auf. Die Volumenströme werden auf wechselnde Lastverhältnisse jederzeit exakt angepasst. Dabei können auch die saisonalen Lastgänge von Winter- und Sommerperiode genau ausgeregelt, analysiert und einer kontinuierlichen Betriebsoptimierung unterzogen werden. Speziell in der Übergangszeit arbeiten die Wärmeübertrager so im optimalen Bereich. Und nicht zuletzt dient der komplementäre Einsatz mehrerer Wärmeübertrager auch der Ausfallsicherung des Gesamtsystems und seiner Wartungsfreundlichkeit.“

Die YADOS-Anlagen besitzen speziell entwickelte Direct-Digital-Control-(DDC-)Regelungen, die alle Parameter, wie z. B. die Außentemperatur, aktuelle Abnahmesituation sowie individuell definierte Zeit- und Komfortvorgaben berücksichtigen. Die DDC-Regelungen modifizieren anschließend den Übergabeprozess exakt nach den Soll-Anforderungen. Nun war eine der Forderungen des Auftraggebers eine hohe Flexibilität hinsichtlich angedachter, aber noch nicht fix geplanter Umbauarbeiten auf dem Campusgelände. Deshalb empfahl YADOS eine modulare Bauweise der neuen Energiezentrale. In zwei Betonraumzellen wurden alle notwendigen Elemente und Bauteile in Hoyerswerda komplett anschlussfertig vormontiert. Nach der Lieferung wurden die Einheiten in Köln wieder zu einem System zusammengeführt. Die Unterbringung in den Betonraumzellen ermöglicht während der Umbauarbeiten einen flexiblen Standortwechsel.

Die neue Anlage kann nun auf ganzer Linie punkten:
•    die frühere Heizzentrale mit den beiden Gaskesseln lieferte eine Vorlauftemperatur von etwa 140 °C, die Vorlauftemperatur der Neuanlage beträgt nur noch max. 90 °C im Winter
•    mit einer optimierten Dimensionierung kann das neue System eine Leistungsreduktion von ca. 50 % auf aktuell etwa 4.500 kW aufweisen
•    die Energieeinsparung beträgt etwa 25 % und die vorhergesagte Drosselung der CO2-Produktion schätzen die Experten auf 1.500 t pro Jahr