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StartseiteForschung aktuellInnovativer Wärmespeicher09.01.2015

Kraft-Wärme-Kopplungs-AnlageInnovativer Wärmespeicher

Stadtwerke in ganz Deutschland beklagen, dass sich ihre Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen nicht mehr lohnen. Um Strom dann erzeugen zu können, wenn es sich rechnet, hat der Kraftwerksbetreiber N-ERGIE in Nürnberg einen Wärmespeicher errichtet, der im Januar in den Regelbetrieb geht. Eine Speichertechnik, die erstmals in Deutschland angewandt wird.

Von Ines Rutschmann

Weiterführende Information

Stellenwert der Kraft-Wärme-Kopplung
(Deutschlandfunk, Umwelt und Verbraucher, 13.11.2003)

Heißer Dampf strömt in eine Turbine und treibt einen Stromgenerator an. Die elektrische Energie fließt ins Stromnetz der Stadt Nürnberg. Der immer noch heiße Dampf, der aus der Turbine tritt, kondensiert und wandert ins Fernwärmenetz. Kraft-Wärme-Kopplung nennt sich das Prinzip, wenn die Abwärme von Dampfkraftwerken zur Wärmeversorgung beiträgt. Für den Kraftwerksbetreiber N-ERGIE in Nürnberg lohnt sich das Verfahren aber seit zwei Jahren zusehends weniger, erzählt Geschäftsführer Norman Villnow.

"Den Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen geht's im Grunde nicht anders wie den üblichen konventionellen Kraftwerken auch: Dass im Grunde eine wesentliche Einnahmeposition aus dem Strom fehlt, weil der Strompreis eben durch die hohe Einspeisung von Erneuerbaren teilweise so stark gedrückt wird, dass sich die Produktion nicht lohnt. Mittlerweile ist es halt so, dass wir dadurch, wenn wir erzeugen müssen, draufzahlen. Und das müssen wir auf den Fernwärmepreis umlegen, was nur begrenzt möglich ist."

Hohe Investitionen in neue Technik

Um das Dilemma zu beheben, hat der Energieerzeuger 17 Millionen Euro investiert: In einen Wärmespeicher, der nun der größte in Europa ist. 70 Meter ragt der Turm in den Himmel. 33.000 Kubikmeter Wasser mit einer Temperatur von bis zu 113 Grad fasst er. Das reicht, um im Sommer den Wärmebedarf für ein Wochenende zu decken. Das Kraftwerk kann dann auch mal abgeschaltet werden. Bisher musste es laufen, weil Fernwärme jederzeit bereitzustellen ist. Im Winter wiederum kann das Kraftwerk flexibler hoch- und runtergefahren werden - es gibt jetzt schließlich eine Wärmereserve.

Probebetrieb seit Anfang Dezember

Wird diese benötigt, strömt Rücklaufwasser aus dem Fernwärmenetz in den Turm und schiebt das gespeicherte heiße Wasser ins Netz. Beim Laden des Speichers verdrängt dagegen heißes Wasser aus dem Kraftwerk das kältere. Der Probebetrieb läuft seit Anfang Dezember ohne Probleme. In der Leitwarte zeigt ein Monitor, dass der Wärmespeicher gerade entladen wird:

"Das sind diese Temperaturstufen. Da sieht man, jetzt hat er am obersten Punkt 112 Grad. Und ganz unten hat er auch wieder nur 63 Grad. Und momentan wird der rote Balken kleiner, weil von unten der kalte nachschiebt. Und beim Beladen würde der rote Balken anwachsen und unten den kalten rausdrücken."

Erstmals Zwei-Zonen Technik

Der Speicher macht die Energieversorgung in Nürnberg auch umweltfreundlicher. Obwohl der Turm geringfügig Wärme an die Umgebung abstrahlt, erhöht sich die Effizienz des gesamten Systems um etwa acht Prozent. Der Brennstoff im Kraftwerk lässt sich besser ausnutzen, sodass weniger Holzhackschnitzel, Erdgas und Öl verfeuert werden müssen. Darüber hinaus sinkt die Pumpleistung im Fernwärmenetz. Der Druck in den Leitungen liegt bei 6,5 bar. So bleibt das mehr als 100 Grad heiße Wasser flüssig und verdampft nicht. Für den Aufbau des Drucks sorgt nun der Speicher, ohne aber - wie bisher - dafür Energie aufwenden zu müssen. Das liegt an der Zwei-Zonen-Technik: Über dem ganz heißen Wasser gibt es noch eine kleine Zone mit kälterem Wasser.

"Im Grunde genommen muss man sich dann vorstellen, dass eben diese kältere Wasserschicht, die dann über dieser heißen Wasserschicht noch mal darüber liegt, durch ihr Eigengewicht einen Druck erzeugt, dass dieses über 100 Grad heiße Wasser nicht anfängt zu kochen. Problem wäre natürlich, wenn man jetzt einfach oben kaltes Wasser so draufgegeben hätte. Dann würde sich das mit dem heißen Wasser vermischen irgendwann. Das heißt, irgendwie musste man erreichen, dass es zumindest eine thermische Trennung gibt. Deswegen gibt es ein Zwischendach in diesem Behälter, das isoliert ist, das praktisch einen Temperaturübergang von der kälteren Wasserschicht zur heißen Wasserschicht verhindert."

Die Zwei-Zonen-Technik ist eine Erfindung des Anlagenbauers Bilfinger Vam und wurde hier erstmals in Deutschland angewandt. Sie macht Druckbehälter in Wärmespeichern überflüssig und erspart den Betreibern damit regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen. Schließlich können Druckbehälter bersten. Der Speicher in Nürnberg kann dagegen maximal ein Leck bekommen. Für diesen Fall ist aber vorgesorgt.

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