Großwärmepumpe in iKWK-Anlage
Zeppelin: Großwärmepumpe für die Stadtwerke Duisburg
Zeppelin Power Systems verantwortet in einem der größten iKWK-Projekte die gesamte Planung und Umsetzung einer Großwärmepumpenanlage. Im Zuge einer öffentlichen iKWK-Ausschreibung hatten die Stadtwerke Duisburg Förderzuschläge für eine 9-MW-Stromerzeugungsanlage (elektrisch) ersteigert.
Damit soll sie die größte an eine Kläranlage gekoppelte iKWK-Anlage (innovative Kraft-Wärme-Kopplung) in ganz Deutschland werden. Sie entzieht dem Abwasser aus der Kläranlage der Wirtschaftsbetriebe Duisburg (WDB) regenerative Wärme und macht diese für das Fernwärmenetz nutzbar. Im Frühjahr 2025 soll die Anlage in Betrieb genommen werden. Spätestens seit dem Inkrafttreten des Energieeffizienzgesetzes sind Abwärmenutzung und Wärme-Rückgewinnung auch für Rechenzentrumsbetreiber wichtige Themen.
Die Wärmeerzeugung aus der iKWK-Anlage in Duisburg entspricht dem Wärmebedarf von 4.000 angeschlossenen Haushalte im bestehenden Fernwärmenetz. Da es sich um eine innovative KWK-Anlage handelt, müssen mindestens 35 Prozent der Referenzwärme, bezogen auf die Gesamtleistung der Anlage, aus regenerativen Quellen stammen. Diese Referenzwärme wird aus dem Abwasser der Kläranlage der Wirtschaftsbetriebe Duisburg gewonnen.
Der Wärmepumpe stehen pro Stunde bis zu 520 m3 geklärtes Abwasser als Wärmequelle zur Verfügung – abhängig von der Jahreszeit mit einer Temperatur zwischen 8 und 25 °C. Das Abwasser wird dabei um bis zu 5 Kelvin abgekühlt. Je nach Betriebsfall entspricht dies etwa 3 MW thermischer Leistung, die regenerativ zur Verfügung stehen. Die Wärmepumpenanlage stellt dann dem Fernwärmenetz eine Heizleistung von ca. 4 MWth mit einer Vorlauftemperatur von über 75°C bereit. Die elektrische Antriebsenergie (rund 1MWel) der Wärmepumpen fließt dabei nahezu verlustfrei in die Gesamtheizleistung mit ein.
Durch das Entziehen der Wärme aus dem gereinigten Wasser der Kläranlage fließt kühleres Wasser in den Rhein und wirkt dem zusätzlichen Aufwärmen des Flusses entgegen. Die Anlage sei somit ein Gewinn für die emissionsarme Wärmeerzeugung und leistet einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz und zur Dekarbonisierung der Wärmenetze.
„Wärmepumpenanlagen werden in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung von Nah- und Fernwärmenetzen spielen. Wir freuen uns sehr, gemeinsam mit den Stadtwerken Duisburg eine Referenzanlage dieser Größe realisieren zu dürfen. Der Bau von Wärmepumpenanlagen wird zukünftig eine immer größere Bedeutung in unserem Geschäftsbereich einnehmen“, sagte dazu Daniel Schäfer, Vertriebsingenieur und Projektleiter bei Zeppelin Power Systems.
Die Besonderheit einer innovativen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage besteht darin, dass sie im Vergleich zu einer herkömmlichen KWK-Anlage mit erneuerbarer Wärme, beispielsweise aus Solarthermie, oder mit einer Wärmepumpe kombiniert werden muss. Die Komponenten der iKWK-Anlage werden in Huckingen und bei der Zentrale der Stadtwerke Duisburg an der Bungertstraße entstehen. Insgesamt werden zwei Blockheizkraftwerkmodule mit jeweils 4,5 MW elektrischer und 4,5 MW thermischer Leistung errichtet.
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