Fernwärme mit Zukunft: Stadtwerke Karlsruhe nutzen Abwärme effizient

In der produzierenden Industrie entstehen häufig enorme Mengen an Prozesswärme oder Abwärme, die im Herstellungsprozess nicht effizient weiterverwendet werden können und daher ungenutzt an die Umgebung abgegeben werden. In vielen Fällen muss diese überschüssige Wärme sogar mit zusätzlichem Energieaufwand – etwa durch Rückkühlwerke oder Luftkühler – heruntergekühlt werden. Dadurch geht wertvolle Energie verloren, die sich für Niedertemperaturanwendungen hervorragend nutzen ließe.

Die Rückgewinnung und Wiedereinspeisung von Prozesswärme in einen geschlossenen Kreislauf birgt somit ein erhebliches Einsparpotenzial. Gleichzeitig gewinnt die Umstellung von Heizsystemen auf nachhaltige Alternativen, wie Wärmepumpen oder CO₂-freie Fernwärme, zunehmend an Bedeutung. Die Stadtwerke Karlsruhe haben das Potenzial einer Kombination dieser Ansätze erkannt und setzen auf zukunftsweisende Lösungen zur effizienten Energienutzung.

In Zusammenarbeit mit der Mineralölraffinerie Oberrhein GmbH & Co. KG (MiRO) haben die Stadtwerke Karlsruhe ein innovatives Verfahren entwickelt, um die bei MiRO anfallende Prozesswärme in Fernwärme umzuwandeln.

Die Übertragung dieser Wärme auf das Heizwasser erfolgt durch hochmoderne Plattenwärmeüberträger. Dank ihrer wellenförmig profilierten Platten, die ineinandergreifen, findet die Wärmeübertragung auf kleinstem Raum besonders effizient statt. Die Platten sind so konzipiert, dass in abwechselnden Zwischenräumen das wärmeabgebende Raffinerieprodukt und parallel dazu das wärmeaufnehmende Wasser fließen. Zudem sind die Plattenwärmetauscher wartungsfreundlich konzipiert. Zur Sicherheit kann der Raffinerieprozess bei Bedarf mittels einer hydraulischen Anlage vom Fernwärmenetz entkoppelt werden.

Seit Februar 2023 trägt zudem die Maxauer Papierfabrik GmbH (MAP) zur Fernwärmeversorgung der Stadtwerke Karlsruhe bei.

Die Papierfabrik betreibt einen Wirbelschichtkessel, der zu über 80 Prozent mit Biomasse befeuert wird und sowohl Prozessdampf für die Produktion als auch elektrische Energie über Turbinen liefert. Diese Turbinen arbeiten im kombinierten Kraft-Wärme-Kopplungs- (KWK) und Kondensationsbetrieb.

Durch den Bau einer neuen, hocheffizienten Turbine konnte zusätzliches KWK-Potenzial von rund 40 Tonnen Dampf pro Stunde erschlossen werden. Dies ermöglicht es den Stadtwerken Karlsruhe, diesen Dampf in einem neu errichteten Heizkondensator zur Erzeugung von Heizwasser zu nutzen, das anschließend ins Fernwärmenetz eingespeist wird.

Die Einspeisung der Abwärme aus der Maxauer Papierfabrik GmbH und der MiRO steigert den Anteil der Fernwärme der Stadtwerke Karlsruhe, die aus industrieller Prozesswärme gewonnen wird. Dadurch können CO₂-intensive Primärenergiequellen ersetzt und erhebliche Emissionen vermieden werden.

Die von MiRO eingespeiste Wärmemenge beträgt jährlich rund 520.000 MWh, was ausreicht, um etwa 50.000 Haushalte sowie mehrere Großkunden mit Fernwärme zu versorgen. Im Vergleich zur Wärmeerzeugung in Erdgaskesseln führt dies zu einer jährlichen Einsparung von über 100.000 Tonnen CO₂.

Zusätzlich ermöglicht die Abwärmeeinspeisung der Maxauer Papierfabrik die Versorgung von rund 5.000 weiteren Haushalten mit umweltfreundlicher Fernwärme. Dadurch werden jährlich über 10.000 Tonnen CO₂ eingespart – ein weiterer bedeutender Beitrag zur Reduzierung der klimaschädlichen Emissionen.

Ein entscheidender Erfolgsfaktor war die grundlegende Einigkeit aller Projektverantwortlichen und -beteiligten über die Umsetzung des Vorhabens noch vor dem Vertragsabschluss. Da nicht alle potenziellen Herausforderungen und Risiken im Vorfeld bekannt sein konnten, einigten sich beide Projektpartner auf eine gleichmäßige Verteilung von Chancen und Risiken.

Ein weiterer maßgeblicher Erfolgsfaktor war die frühzeitige Einbindung der Belegschaften beider Industrieanlagen in das Projekt, als die MiRO an das Fernwärmenetz der Stadtwerke Karlsruhe angeschlossen wurde. Dies schuf eine vertrauensvolle, persönliche Zusammenarbeit und förderte das Verständnis aller Beteiligten für das komplexe Zusammenspiel innerhalb des Fernwärmekreislaufs. So konnten Herausforderungen und auftretende Probleme langfristig und nachhaltig gelöst werden.

Zudem wurde die Gelegenheit genutzt, im Zuge der Anschaffung einer neuen Turbine für die Maxauer Papierfabrik eine speziell geeignete Variante mit zusätzlicher Entnahmestelle zu erwerben. Dadurch kann Dampf, der zuvor über den Kondensator abgeführt wurde, nun in der Kraft-Wärme-Kopplung effizient genutzt werden, um die in Heißwasserkesseln erzeugte Wärme zu ersetzen.

Die Stadtwerke Karlsruhe GmbH versorgt die Region Karlsruhe mit Strom, Erdgas, Trinkwasser und Heizwärme. Über 1.100 Mitarbeitende sichern dabei die Energie- und Wasserversorgung. Das Unternehmen setzt sich dabei das Ziel, die Energiewende durch zukunftsorientierte Technologien und innovatives Denken aktiv voranzutreiben. Die Stadtwerke haben sich der Versorgungssicherheit sowie dem Umweltschutz verpflichtet.