Niedertemperatur-Umstellung durch Abwärme

Bei der Planung einer neuen Produktionshalle wurde entschieden, die Niedertemperatur-Abwärme des Biomasseheizkraftwerks für die Beheizung der Halle bzw. der Bestandsgebäude zu nutzen. Hierbei wurde die SchwörerHaus KG mit zwei Herausforderungen konfrontiert.

Die erste Herausforderung bestand darin, dass die Heizung der Produktionshallen (Lufterhitzer) und die der Bürogebäude (Heizkörper) auf viel höhere Heizungswassertemperaturen ausgelegt worden waren. Ein Austausch der Heizgeräte in den Bestandsgebäuden mit Auslegung auf eine geringere Vorlauftemperatur von 54 °C wurde von einem Planungsbüro überschlägig mit einer siebenstelligen Summe veranschlagt und war somit unrentabel.

Die zweite Herausforderung stellte der Umbau des Heizungsrohrsystems während des Betriebs unter Beachtung des Brandschutzes in einem Holzverarbeitungsbetrieb. Ohne den Einbau von Regelventilen vor jedem Lufterhitzer, die den Heizungswasserdurchfluss dem Wärmebedarf entsprechend anpassen, war an eine Umstellung auf die Nutzung der Niedertemperaturabwärme nicht zu denken. Daher galt es eine Lösung zu finden, die einen Einbau der Regelventile ohne Schweißarbeiten an den Hallendecken über Anlagen und Lagerbereichen ermöglicht.

In der Vergangenheit wurden bei Auslegung und Installation von Heizungen große Sicherheitszuschläge einkalkuliert. Zudem wurden Wärmequellen im Gebäude wie Beleuchtung, Maschinen und Anlagen nicht bei der Planung der Heizung berücksichtigt. Folglich wurde die 40 Jahre alte Heizung durch ein Planungsbüro geprüft, welches zu dem Schluss kam, dass der größte Teil der Bürogebäude nach der Umstellung auf Niedertemperatur weiterhin ausreichend mit Wärme versorgt würde.

Zur Umsetzung des Vorhabens wurde eine (DN300) Nahwärmeleitung vom Kraftwerk bis zur Heizzentrale des Werks verlegt und als erstes die Büro- und Verwaltungsgebäude auf Niedertemperatur umgestellt. Nach positiven Erfahrungen im ersten Winter wurden auch die Hallenheizung auf Niedertemperatur umgerüstet. Hierbei wurde sichergestellt, dass die Möglichkeit bei sehr kalten Temperaturen auf die nach wie vor vorhandene Hochtemperaturheizung zurückzugreifen, bestehen blieb. Es zeigte sich, dass nur in wenigen Hallen wochenweise auf die Hochtemperatur umgestellt werden musste, um eine für die Mitarbeiter angenehme Raumtemperatur halten zu können. Weitere Optimierungen, wie die Nutzung von Kompressorabwärme oder eine optimierte Hallenbelüftung, ermöglichen es inzwischen vollständig auf die Hochtemperaturheizung verzichten zu können.

Für den problematischen Einbau der Regelventile konnte mit der neuen Entwicklung eines Presssystems der Firma Viega eine Lösung gefunden werden, sodass an etwa 150 Lufterhitzern die Regelventile brandschutzgerecht und mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand eingebaut werden konnten. Hierbei kamen Regel- und Regulierventile mit einer Durchflussregulierung unabhängig vom Differenzdruck zum Einsatz, welche mit einer Rücklauftemperaturbegrenzung kombiniert werden. Diese arbeiten rein mechanisch ohne Elektroanschluss, was die Installation stark vereinfacht.

Die Niedertemperaturabwärme konnte, neben der Beheizung von Gebäuden, auch als Prozesswärme beim Betrieb eines Trockenregisters für verputzte Wände genutzt werden. Darüber hinaus findet die Abwärme zur Beheizung und Enteisung von einer Freifläche an einer neuen Produktionshalle Anwendung.

Durch die Umstellung auf Niedertemperaturwärme konnten 2023 10.000 MWh der anfallenden Abwärme genutzt werden, anstatt die Wärmeenergie ungenutzt in die Atmosphäre abzugeben. Gleichzeitig wurden so 10.000 MWh an höherwertiger Hochtemperaturwärme eingespart und standen für andere Anwendungen wie die Holztrocknung zur Verfügung. Durch die Nutzung der Niedertemperaturabwärme für die Wärmeversorgung der Gebäude werden dem Biomasseheizkraftwerk jährlich etwa 3.800 Tonnen weniger Holz als Brennstoff zugeführt. Dies resultiert in einer Emissionsminderung von 1,4 Tonnen CO, 0,01 Tonnen Staub, 6,6 Tonnen NO_x und 125 Tonnen Asche pro Jahr.

Als regenerativer Energieträger weist Biomasse, im vorliegenden Fall Holz, bilanztechnisch keine CO₂-Emissionen auf. Würden die eingesparten 10.000 MWh hingegen mit einer Ölheizung erzeugt, fielen etwa 3.100 Tonnen CO₂e an.

Des Weiteren verbrauchen die Heizungspumpen durch hydraulische Optimierung jährlich 265 MWh Strom weniger als vor der Maßnahme, wodurch 90 Tonnen CO₂ vermieden werden.
Das Beheizen der Freifläche mit Abwärme führt pro Jahr zu Einsparungen von ca. 5.000 Euro, die bisher für das Räumen und Streuen angefallen sind. Der verringerte Streusalzeinsatz kommt auch der Umwelt zugute.

Die Umsetzung der Maßnahme hat sich trotz des monetären Risikos für SchwörerHaus gelohnt. Da die Anlage zur Abwärmenutzung noch Kapazität hat, sind die Geschäftsleitung und Techniker von SchwörerHaus nach wie vor auf der Suche nach zusätzlichen bzw. neuen Nutzungsmöglichkeiten für die Abwärme. Mit der Abwärme können auch zukünftig noch weitere Gebäude beheizt werden.

Weitsicht eines Familienunternehmens: Durch den Einbau eines großzügig dimensionierten Wärmetauschers in die Abdampfleitung des Biomassekraftwerks vor rund 20 Jahren wurde die Voraussetzung für die Abwärmenutzung geschaffen.

Mut etwas zu wagen: Da die Planung und Umsetzung weitgehend durch die betriebseigene Instandhaltung realisiert wurde, konnten Umbauten leichter realisiert werden, die eine Fremdfirma aus Furcht vor teuren Nachbesserungen so nicht gerne macht.

Die Rückendeckung der Geschäftsleitung war jeder Zeit vorhanden.

Motiviertes Personal: Der Umbau einer Heizanlage im laufenden Betrieb ist eine organisatorische Herausforderung, die sich mit eigenem Personal leichter realisieren lässt. Durch Fachpersonal, das jeden Tag vor Ort ist, kann auf Beschwerden von Mitarbeitern über zu wenig Wärme schnell reagiert und durch kreative Lösungen Abhilfe geschaffen werden.

Vorhandene Ressourcen nutzen: Das werkseigene Sägewerk und die holzverarbeitende Produktion liefern den Brennstoff für das Kraftwerk, welches das Werk mit Strom und Wärme versorgt. Die minderwertige Abwärme zu nutzen und dadurch hochwertige Prozesswärme einzusparen, ist das i-Tüpfelchen eines sinnvollen, ökologischen Systemkreislaufs.

Das Familienunternehmen SchwörerHaus KG mit sieben Standorten in Deutschland und rund 1.800 Mitarbeitern wurde 1950 gegründet. Jährlich werden 800 bis 1.000 Häuser in Deutschland und den europäischen Nachbarländern gebaut, bis dato mehr als 43.000 Referenzobjekte. Schwörer-Häuser werden nach den Kriterien der EMAS (validiertes Umweltmanagement) produziert. SchwörerHaus ist Mitglied beim Verband Klimaschutz-Unternehmen. Mit einem eigenen Kunden- und Modernisierungsservice zeigt das Unternehmen seinen Willen zu einer lebenslangen Partnerschaft mit seinen Kunden.