TWS schafft neues Nahwärmenetz mit iKWK und Hochtemperatur-Wärmepumpenanlage in Gera

(15.8.2024) Die Thüringer Wärme Service GmbH (TWS) setzt zusammen mit der Carrier Klimatechnik GmbH ein Projekt um, dessen Ziel es ist, die Wärmeversorgung eines Stadtteils in Gera auf erneuerbare Energien umzustellen. Als Ersatz für den bisher genutzten dezentralen Gasheizkessel errichtet die TWS ein Nahwärmenetz mit einem Blockheizkraftwerk und 2-stufiger Hochtemperatur-Wärmepumpenanlage mit ca. 1,1 MW Heizleistung. 

Die Hochtemperatur-Wärmepumpe AquaForce 61XWHZE mit Kältemittel HFO R-1234ze ist in drei verschiedenen Ausführungen erhältlich. (Bild: Carrier Corporation) 

Um aus der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Form eines Blockheizkraftwerks eine förderungsfähige innovative Kraft-Wärme-Kopplung (iKWK) zu machen, muss die erzeugte Nutzwärme zu 35% aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden. In Gera wird hierzu eine Carrier Luft-Wasser-Wärmepumpe 30RQP1040 genutzt, welche in Außenaufstellung bei einer Außenlufttemperatur von bis zu -15 °C arbeitet. Die Einbindung der Wärmepumpen und ihre Regelung wurden von den Spezialisten der Carrier Klimatechnik geplant. Grundlage des Konzepts bildeten Simulationen zur Evaluation unterschiedlicher Lösungen.

Um die, im Quartier benötigte, Vorlauftemperatur von 85 °C zu erreichen, sind der Luft-Wasser-Wärmepumpe in Kaskade zwei Wasser-Wasser-Hochtemperaturwärmepumpen vom Typ AquaForce 61XWHZE nachgeschaltet. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe liefert 25 – 35 °C warmes Wasser in einen Mitteltemperatur-Puffer. Die AquaForce Wärmepumpen arbeiten mit dem Kältemittel R1234ze (GWP < 1). Aufgrund des Standortes in einem Mischgebiet, muss die Anlage nachts die Grenze von maximal 45 dB(A) in 30 m Entfernung einhalten. Dies wird durch ausgerüstete Schallschutzgehäuse erreicht.

„Um den lokalen Anforderungen gerecht zu werden sowie im Hinblick auf einen energieeffizienten Betrieb auch in Teillast, haben wir ein Konzept in Stufenschaltung entwickelt”, erläutert Christian Henkel, Key Account Manager Wärmepumpen von Carrier Klimatechnik. Ergänzend wird eine anspruchsvolle Regelung von Carrier in die Gesamtregelung der TWS eingebunden.

Die iKWK-Anlage soll nach Spotmarkt, d.h. unter Berücksichtigung der Strompreisentwicklung, betrieben werden. Bei Bedarf wird die Spitzenlast durch einen zusätzlichen Elektrokessel sowie zwei Gaskessel abgedeckt. „Durch das Zusammenspiel von vier Wärmeerzeugern – BHKW, Wärmepumpenanlage, Gaskesselanlage und Power-to-Heat-Anlage – kann der KWK-Strom bei niedrigem Stromangebot in das Netz eingespeist oder bei einem Überangebot aus dem Netz für die Wärmegewinnung gezogen werden, um Netzschwankungen auszugleichen”, so Robert Urban, Projektleiter bei der TWS. Die Gesamtanlage ist auf eine produzierte Strommenge von 5,6 GWh/a bei einer bezogenen Strommenge von 1,5 GWh/a sowie eine Wärmemenge von 8,7 GWh/a ausgelegt. Der bisherige dezentrale Gasheizkessel im Wohnviertel soll zu Jahresbeginn 2025 durch die Anlage abgelöst werden.

Weitere Informationen können per E-Mail an Carrier Klimatechnik angefordert werden.