Das Projekt
Für das Gewerbegebiet „Bült“ sowie das bestehende und geplante Wohngebiet „Seeblick“ wurde im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie für die Gemeinde Heek die Realisierung eines Nahwärmenetzes untersucht. Dieses Netz soll verschiedene Wärmequellen wie die Holzverbrennung des Betonwerkes, Wärme aus Biomassekesseln sowie die Nutzung von Wärme aus Exergie-Maschinen berücksichtigen.
Ausgangssituation
Die Gemeinde Heek liegt im westlichen Münsterland im Kreis Borken, besteht aus den zwei Ortsteilen Heek und Nienborg und hat 8.698 Einwohner (Stand: 31.12.2019). Der Untersuchungsstandort ist das Gewerbegebiet im westlichen Bereich der Gemeinde Heek. In diesem sind u. a. eine Tischlerei, ein metallverarbeitendes Unternehmen sowie ein Betonwerk ansässig.
Konzept und Alleinstellungsmerkmal
Das geplante Nahwärmenetz soll die ungenutzte Abwärme aus der Holzresteverbrennung eines Betonwerkes sowie die Wärme aus der Verbrennung von Holzhackschnitzeln in Biomassekesseln der Nahwärmezentrale nutzen. Dabei soll in den anzuschließenden Gebäuden bei Bedarf eine Anlagenkombination aus Wärmepumpe und Pufferspeicher zum Einsatz kommen, um das Temperaturniveau des Nahwärmenetzes für die Trinkwarmwasserbereitung nutzbar zu machen. Das Nahwärmenetz soll mit einer Vorlauftemperatur von 50°C betrieben werden. Geplant ist die Versorgung von 17 bestehenden Nichtwohngebäuden und 53 bestehenden Wohngebäuden sowie 13 Neubauten im Neubaugebiet „Seeblick“. Die Neubauten werden in der Studie mit dem KfW-Effizienzhaus 55 angenommen.
Technologien
Folgende Technologien und Wärmequellen sollen eingesetzt werden:
- Wärmenetz
- Exergiemaschinen (Luft-Wasser-Wärmepumpen in Kombination mit geschichtetem Pufferspeicher)
- Abwärme aus Restholzverwertung
- Biomassekessel (Holzkessel)
Exergiemaschine
Bei der Wärmeversorgung der Wohngebäude im Bestand sollen Luft/Wasser-Wärmepumpen in Kombination mit geschichtetem Pufferspeicher zum Einsatz kommen, welche Raumwärme und Warmwasser bereitstellen. Die geplante Anlagenkombination aus Wärmepumpe und Schichtspeicher kann die Exergie des zur Verfügung stehenden warmen Wassers optimal nutzen. Diese Wärmepumpe entnimmt dem an das Nahwärmenetz angeschlossenen Wärmespeicher Wärme auf einem mittlerem Temperaturniveau, entzieht dem Wasser die Wärme und transportiert sie in den oberen Teil des Pufferspeichers bis dieser im oberen Bereich eine Temperatur von 65°C erreicht hat. Gleichzeitig wird das heruntergekühlte Wasser im unteren Teil des Pufferspeichers gesammelt. Dabei entsteht über die Dichteunterschiede des unterschiedlich temperierten Wassers eine thermische Trennung innerhalb des Pufferspeichers.
Machbarkeitsstudie Nahwärmenetz – Gemeinde Heek
Gewerbegebiet Bült
Akteure
- Gemeinde Heek
- Betonwerk
- Industrieunternehmen als Abnehmer
- Wohngebäude „Bült“ und Neubaugebiet „Seeblick“ als Abnehmer
Kennzahlen: Erwartete wirtschaftliche, klimatische und energetische Effekte
wirtschaftlicher Mehrwert
Die Versorgung über das Nahwärmenetz mittels Abwärme sorgt für eine Unabhängigkeit von den Preisschwankungen fossiler Energieträger. Betrachtet man die Endenergiekosten der beiden Varianten „Nahwärmenetz“ und „dezentrale Versorgung“ inklusive aller Kosten und Einnahmen, ergibt sich für das Nahwärmenetz, bei kostenloser Nutzung der Abwärme aus der Holzresteverwertung, über 20 Jahre ein Durchschnittspreis von 5,70 Cent/kWh. Dieser liegt bei der dezentralen Wärmeversorgungsvariante bei 8,13 Cent/kWh.
Bereitstellung erneuerbarer Energien
Die Abwärme aus der Restholzverwertung eines Betriebes des Gewerbegebietes liefert im Jahr ca. 4.000.000 kWh/a an überschüssiger Wärme, welche derzeit nicht genutzt werden kann. Diese Wärme soll dem Nahwärmenetz zugeführt werden. Die restliche benötigte Wärmeleistung zur Versorgung des Nahwärmenetzes soll über zwei Holzkesseln im Gebäude der Nahwärmestation mit jeweils 1 MW Leistung bereitgestellt werden.
Des Weiteren soll das Netz mit weiteren möglichen Wärmequellen im Süden sowie dem Nah-wärmenetz eines geplanten Wohngebietes im Norden verbunden werden, weshalb Verbindungsleitungen in diese Richtungen in der Untersuchung berücksichtigt werden. Als Wärmequelle des Nahwärmenetzes sollen die Holzverbrennung eines Gewerbebetriebes im Norden des Gewerbegebiet Bült. Die Nahwärmezentrale soll nördlich des geplanten Wohngebietes „Seeblick“ platziert werden (Markierung Dreieck).
Die Energiebereitstellung beläuft sich auf rund 6.700 MWh/a, bestehend aus rund 3.800 MWh/a Abwärme aus der Holzresteverwertung sowie rund 2.800 MWh/a aus Biomassekesseln (Holzhackschnitzel-Kessel). Dazu kommt ein geringer Strombedarf für die Exergiemaschinen zur Anhebung der Wassertemperatur in den Bestandsgebäuden.
CO2-Reduktion
Die CO2-Emissionen des konzipierten Wärmenetzes werden einer dezentralen Versorgung mit zwei Drittel Ölkesseln und einem Drittel Gaskessel gegenübergestellt. In Summe ergeben sich durch die Nutzung des Energieträgers Holz bei der zentralen Wärmebereitstellung über das Nahwärmenetz jährliche CO2-Emissionen von 198 t/a. Durch die dezentrale Wärmebereitstellung fallen, bedingt durch die fossilen Energieträger, CO2-Emissionen von 2.078 t/a an.
Damit ergibt sich eine CO2-Reduktion von 1.880 t/a.
Energieeinsparungen / Energieeffizienz
Durch die Nutzung von anfallender und bisher nicht genutzter Abwärme in Höhe von 3.793 MWh/a kann diese Menge an bisher zusätzlich für die Gebäudebeheizung genutzter Energie eingespart werden.
Für die Gebäude im Neubaugebiet wurde ein KfW-Effizienzhaus 55 angenommen.
Übertragbarkeit
Potenzial für eine nachhaltige Wärmeversorgung in der Region
Die Verknüpfung mit weiteren zu untersuchenden Nahwärmenetzen in der näheren Region sind möglich und liefern in Verbindung mit der Nutzung von bisher nicht genutzter Abwärme für ein Gewerbe- als auch ein Wohngebiet einen Mehrwert für eine nachhaltige Wärmeversorgung in der Region. Bei ähnlichen Strukturen in anderen Kommunen ist eine Übertragbarkeit darstellbar.
Ergebnisse und Download
Die Ergebnisse der Studie wurden obenstehend zusammengefasst. Die Studie kann nachfolgend heruntergeladen werden:
Machbarkeitsstudie
| Kosten: | 17.591,61 € |
| Förderung: | 7.916,22 € |
| Laufzeit der Studie: | 01.01.2020 – 01.09.2021 |
Antragssteller
Gemeinde Heek
Bahnhofstraße 60
48619 Heek
www.heek.de
Durchführendes Unternehmen
Bode Planungsgesellschaft
für Energieeffizienz m.b.H.
Kesslerweg 20
48155 Münster
www.bode.ms