Energieerzeugung ⋆ Echtle

ORC-Kraftwerkstechnik

Anlagenbeschreibung

In den letzten Jahren ist der Bedarf an technisch getrocknetem Schnittholz stark gestiegen. Dieser Trend hält uneingeschränkt an und fordert die Sägewerke, ihre Trockenkammerkapazitäten weiter zu erhöhen. Für die Trocknung sind erhebliche Energiemengen in Form von Wärme nötig. Weiter wird auch für die Beheizung einer Produktionshalle Wärme benötigt. Die bereits vorhandene Anlage war überlastet und auf Dauer zu klein. Aus diesem Grund wurde eine Holzfeuerungsanlage mit einer Feuerungswärmeleistung von ca. 5,0 MW mit nachgeschaltetem ORC-Prozess installiert.

Das Heizkraftwerk ist zur energetischen Verwertung der werkseigenen Sägewerksnebenprodukte (Rinde und Hobelspäne) ausgelegt und mit einem Thermoölerhitzer und nachgeschaltetem ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) ausgestattet. Der dabei erzeugte Strom wird auf Basis des „Erneuerbaren-Energien-Gesetzes“ ins öffentliche Netz eingespeist. Das durch den Feuerungsprozess erzeugte Warmwasser wird mit Temperaturen von ca. 80°C bereitgestellt.

Ziel der Investition:

Langfristige Sicherung des steigenden Wärmebedarfs.
Einsatz CO2-neutraler Sägewerksnebenprodukte sowie Grün- und Strauchschnitt.
Erreichen einer hohen energetische Ausnutzung der Brennstoffwärme, um sowohl thermische als auch elektrische Energie mit optimalen Wirkungsgraden zu erzeugen. (Dies geschieht unter Einhaltung aller gültigen Emissions- und Sicherheitsvorschriften.)
Erzeugung von ca. 0,9 MW elektrischer Energie nach dem „Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG)“
Erzeugung von ca. 3,8 MW technischer Wärme durch Auskopplung von Wärmeenergie aus dem Verstromungsprozess (für Trockenkammern und Gebäudebeheizung).

ORC-Anlage

Die Anlage ist zu 100 % auf den Einsatz von aufbereitetem und unaufbereitetem, naturbelassenen Holz (Gesamtholzmenge 16.000 t/a, z. B. Sägewerksreststoffe wie Rinde, Hobelspäne, Sägespäne, Hackschnitzel sowie Grün- und Strauchschnitt) ausgelegt. Das neu errichtete Brennstofflager (Schubbodenanlage) liegt zentral und kann sowohl mit internen als auch mit externen Brennstoffen optimal befüllt werden. Das Kraftwerksgebäude selbst ist ein freistehendes Gebäude in welchem sich der Feuerungs- und Kesselaufstellungsraum, der Maschinenraum für die ORC-Anlage, die dazugehörenden Nebenräume und die Schaltzentrale befinden.

Die Verbrennung des Holzes erfolgt in der Feuerungs- und Thermoölerhitzeranlage. Zur Stromerzeugung dient die ORC-Anlage, welche die im Thermoölkessel erzeugte Wärmeenergie (ca. 300 °C, max. 10 bar ) über einen Wärmetauscher aufnimmt. Das im ORC-Prozess (ca. 270°C, 10 bar) verwendete „Silikonöl“ benötigt eine geringere Verdampfungsenergie als z.B. Wasser. Insgesamt arbeitet der ORC-Prozess somit auf einem geringeren Temperaturniveau als beim herkömmlichen Wasser-Dampf-Prozess.

Der erzeugte Silikonöldampf wird zur Stromerzeugung über eine Turbine mit nachgeschaltetem Generator geführt. In einem Kondensationswärmetauscher wird der Silikondampf wieder verflüssigt und anschließend der erneuten Verdampfung zugeführt. Die Rauchgase der Holzfeuerungsanlage werden nach Verlassen des Thermoölerhitzers zunächst über diverse Economiser (Wärmetauscher) geführt und dann in einen Vorabscheider vorentstaubt. Anschließend findet eine weitere Staubabscheidung mittels Elektrofilter statt um die Grenzwerte der Verwaltungsvorschrift „TA-Luft“ sicher einzuhalten. Die ausgebrannte Asche der Feuerung fällt am Ende der Rostbahn in einen Ascheförderer und wird von dort in den Aschecontainer transportiert.

Die Anlagenüberwachung erfolgt über ein Prozessleitsystem in der zentral angeordneten Warte. Auf Störungen des bestimmungsgemäßen Betriebs kann sofort reagiert werden. Ein übergeordnetes Leitsystem steuert die Anlage im Falle einer Störung automatisch wenn keine Personal anwesend ist. Über Wählgeräte wird der technische Bereitschaftsdienst über Unregelmäßigkeiten informiert.

Der Genehmigungsantrag wurde im Frühjahr 2006 gestellt. Die Gesamtbauzeit dauerte ca. 6 Monate, so dass die Anlage am 18.12.06 in Probebetrieb und ab Mitte Januar 2007 in Vollbetrieb ging sowie an das betriebliche Warmwassernetz angeschlossen wurde.

Technische Daten der ORC-Anlage

Turbinendaten Betriebsdruck: 10,0 bar
Betriebstemperatur: 295 °C
Klemmenleistung: ca. 900 kW

Heizwärmeversorgung

Die im Silikonöldampf-Kondensator abgeführte Wärmemenge dient zur Erzeugung von Warmwasser zu Heizzwecken (Trockenkammern und Raumheizung).

Die wesentlichen technischen Daten des Heizkreislaufes sind:

Fernwärme Bauart: Heizkondensator
Leistung: 3.800 kW thermische
Leistung Vorlauftemperatur: 80 °C
Betriebsüberdruck: 3 bar
Die somit ausgekoppelte Wärmemenge liegt bei ca. 30.000 MWh.

Diese Wärme reicht aus um ca. 1.000 Einfamilienhäuser mit Wärme zu versorgen. Mit der im Heizkraftwerk eingesetzten Brennstoffmenge von ca. 16.000 t/a werden ca. 3.000.000 Liter Heizöl bzw. 3.000.000 Kubikmeter Erdgas ersetzt. Dies entspricht einer CO2-Einsparung von ca. 9.000 t/a. Durch die Laufzeit von ca. 8.000 h/a ergibt sich eine produzierte Strommenge von ca. 7.200 MWh. Mit dieser Strommenge können ca. 1.800 Einfamilienhäuser versorgt werden.

ORC-Kraftwerkstechnik

Anbindungen der Häuser Nordrach Hintertal

Im Jahre 2010/2011 wurden im Hintertal Nordrach

36 Häuser sowie ein Großabnehmer an das Nahwärmenetz angeschlossen
ungefähr 3000 m Nahwärmeleitung verlegt

Anbindungen der Häuser Nordrach Dorf

Seit dem Jahr 2013 wurden in mehreren Ausbaustufen in der Gemeinde Nordrach bis heute ca. 250 Haushalte an die Nahwärme angeschlossen oder erhielten einen Anschluss zum Wohnhaus. Zudem kann das Sägewerk Echtle mehrere öffentliche Gebäude der Gemeinde, sowie 2 Kurkliniken und ein Hotel zu seinen Kunden zählen. Insgesamt wurden seit 2013 ungefähr 16.500 m Nahwärmeleitungen verlegt.