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S P EC I A L > E N E R G I E M A N AG E M E N T
Tobias Assmann, Geschäftsführer der Enerstorage GmbH
Die Verbrennungsanlage
in Premnitz
[ E N E RGI E M A NAGE M E N T ]
POWER-TO-HEAT CONTRACTING BIETET
WÄRMEVERBRAUCHERN ZUSATZERLÖSE
Autor: Tobias Assmann, Geschäftsführer der Enerstorage GmbH
Im Koalitionsvertrag wurde festgehalten, dass die regulatorischen Rahmenbedingungen zeitnah zu
schaffen sind, um Stromüberschüsse im Wärmemarkt sinnvoll zu nutzen.
N
icht erst seit diesem Zeitpunkt ist
Power-to-Heat ein zunehmend diskutiertes Thema in der deutschen Energiewirtschaft. Im industriellen Maßstab
von mehr als 5 MW elektrischer Leistung wird Strom mit Hilfe von Elektrodenkesseln zu Heißwasser oder Dampf
gewandelt. Erste Projekte setzte man dabei in kommunalen Fernwärmenetzen
und seit 2014 auch an Industriestandorten um. Bei Power-to-Heat-Anlagen im
Contracting-Modell finanziert und vermarktet ein Contractor den Elektrodenkessel, der bei einem Wärmeverbraucher errichtet wird. Für Industriebetriebe ist dieses Modell vor allem deshalb
vorteilhaft, da die Enerstorage GmbH,
München, als Contractor und Energiespezialist die kompletten zwölf Schritte
von der Konzeption und Finanzierung
bis zur Umsetzung und Vermarktung im
Regelleistungsmarkt übernimmt. So
können privatwirtschaftliche und kommunale Unternehmen Zusatzgewinne
ohne Eigeninvestment erlösen.
Im heutigen regulatorischen Umfeld
basiert das Power-to-Heat ContractingGeschäftsmodell auf der Vermarktung
von Elektrodenkesseln im Regelleistungsmarkt. Für die Netzfrequenz und
damit den kurzfristigen Ausgleich von
Stromerzeugung und -verbrauch sind in
26
Deutschland die Übertragungsnetzbetreiber verantwortlich. Diese schreiben
den Regelleistungsbedarf nach den Regularien der Bundesnetzagentur zentral
über eine gemeinsame Internetplattform aus. Wenn zu viel Strom im Netz
ist, können die Übertragungsnetzbetreiber die schnell und präzise regelbaren
Power-to-Heat-Anlagen einschalten und
damit fossil erzeugten Dampf verdrängen. Daher eignen sich diese ideal für die
dedizierte Erbringung von Regelleistung.
Funktionsweise Elektroden­
heizkessel
Elektrodenheizkessel setzt man insbesondere in den skandinavischen Ländern traditionell zur stationären Dampferzeugung ein, da der Ausbau der Wasserkraft zu niedrigen Strompreisen geführt hat. Es gibt daher eine langjährige
Erfahrung und eine Vielzahl von Referenzanlagen, die seit über 20 Jahren im
Dauerbetrieb laufen. Ein Elektrodenheizkessel wird mit der Mittelspannung
zwischen 5 und 20 kV betrieben, die
elektrische Nennleistung liegt zwischen
5 und 50 MW. Je nach Auslegung kann
sowohl Dampf als auch Heißwasser erzeugt werden. Die Wärmeerzeugung erfolgt über den definierten Stromfluss
zwischen den Mittelspannungselektroden durch das Wasser des inneren Kesselkörpers. Die Leistung regelt dabei dessen Wasserstand: Je größer die Benetzung der Elektroden mit Wasser, desto
größer ist die Leistung. Die Leitfähigkeit
des Wassers wird mit Hilfe von Natronlauge (NaOH) entsprechend den Kesselanforderungen konditioniert (60 µS/
cm im Betrieb). Durch den Betrieb in
Wechselspannung ist die Gefahr einer
Elektrolyse äußerst gering. Die von Parat
gewählte Form der Elektroden minimiert dies weiter, da so eine großflächige
und gleichmäßige Stromabgabe über die
gesamte mit Wasser bedeckte Oberfläche gewährleistet ist. Der erzeugte Sattdampf mit bis zu 30 bar kann, sofern erforderlich, in einem zweiten Schritt mit
einem Niederspannungs-Erhitzer überhitzt werden. Mit einem Durchmesser
von ca. 3 m und einer Höhe von ca. 8 m
haben Elektrodenheizkessel sehr kompakte Abmessungen. Auch wenn man
zur Minimierung der Schnittstellen
zum Bestand ein eigenes Kesselhaus errichtet, ist dieses mit einer Größe von
6 m x 6 m x 8 m problemlos in die meisten Bestandsanlagen integrierbar.
Grundsätzlich
können
sowohl
präqualifizierte Erzeuger wie auch industrielle Verbraucher am RegelleisNr. 10/2014 AKTUELLE PAPIER-RUNDSCHAU | www.apr.de
FOTOS:ENERSTOR AGE
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Links: Überwachungseinheit
des Elektrodenkessels
Der in Premnitz installierte
Elektrodenkessel
tungsmarkt teilnehmen, sofern diese
hochverfügbar sind und die Energie
sinnvoll nutzen. Als Einsatzgebiete für
Power-to-Heat Contracting kommen Industriestandorte in Betracht, deren Mittel- oder Niederdruck-Dampfverbrauch
(maximal 30 bar) kontinuierlich die Mindestlast der Dampferzeuger um mindestens 20 t/h übersteigt. Die Dampferzeuger müssen in maximal fünf Minuten
um diese Leistung reduziert werden
können. Vorteilhaft ist zudem eine
Stromeigenerzeugung (größer 5 MW)
am Standort, da dadurch in den meisten
Fällen Kostensynergien beim Netzanschluss zu heben sind. Darüber hinaus
sollte der Standort über Speisewasser mit
einer Leitfähigkeit von maximal 10 µS/
cm verfügen, um den Energieverlust
durch Abschlämmung zu begrenzen.
Mit Power-to-Heat Contracting werden
für Industriestandorte sofort nachhaltige Zusatzerlöse erschlossen, ohne selbst
investieren zu müssen.
Darüber hinaus bietet Power-to-Heat
Contracting noch zahlreiche weitere
Vorteile. Neben der ökonomisch und
ökologisch sinnvollen Nutzung von
Stromüberschüssen schafft es durch den
Beitrag zur Erhaltung der Netzstabilität
die Voraussetzung für die Abschaltung
der fossilen Must-Run-Anlagen (insbesondere Braunkohle) und leistet damit
www.apr.de | AKTUELLE PAPIER-RUNDSCHAU Nr. 10/2014
einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. Zudem kann eine Power-to-Heat-Anlage als Notversorgung beim Ausfall der
Dampferzeugung helfen. Eine Partnerschaft mit einem Spezialisten erschließt
ferner oftmals weitere Erlöspotenziale
durch die Vermarktung von Flexibilität
der Bestandsanlage. Nicht zuletzt sparen
die Unternehmen so fossile Brennstoffe
ein und vermeiden CO2-Emissionen.
Praxisbeispiel Premnitz
Die EEW Energy from Waste, einer
der führende Betreiber von Müllheizkraftwerken in Deutschland, betreibt
am Standort Premnitz eine Verbrennungsanlage, bestehend aus einer Wirbelschicht- und einer Rostfeuerung. Diese versorgt den angeschlossenen Industrie- und Gewerbepark mit NiederdruckProzessdampf. Ende 2014 errichtet Enerstorage dort zwei 10 MW Elektrodenkessel, die 10 bar Sattdampf erzeugen und
nach Druckreduktion als überhitzten
Dampf ins ND-Dampfnetz (3 bar) einspeisen. Der in den Anlagen bei Regelleistungsabruf durch den Übertragungsnetzbetreiber erzeugte Dampf dient zur
Versorgung der am Dampfnetz angeschlossenen Verbraucher. Der Stromanschluss besteht über die vorhandene 6,3
kV MS-Schaltanlage der EEW. Um die
durch
Regelleistung
verursachten
Stromflüsse separat erfassen zu können,
wurde zwischen der EEW, dem Anschlussnetzbetreiber und Enerstorage eine Vereinbarung über die Bereitstellung
eines Zählpunktes abgeschlossen. Somit
können sämtliche verursachten Leistungsspitzen getrennt erfasst und aus
dem Lastgang der EEW herausgerechnet
werden. So konnte insbesondere das Risiko einer Reduktion der vermiedenen
Netzentgelte für die EEW ausgeschlossen werden. Die Reservebesicherung der
Anlage erfolgt in einem ersten Schritt
über Eigenbesicherung durch den zweiten Kessel. Nach einer Bauzeit von rund
sechs Monaten soll im Herbst 2014 die
Inbetriebnahme erfolgen. Anschließend
ist im September die Präqualifikation
und ab Oktober die Vermarktung im Regelleistungsmarkt geplant. | bs
Schneller Überblick:
Mit Power-to-Heat Contracting werden für Industriestandorte sofort nachhaltige Zusatzerlöse erschlossen, ohne selbst investieren zu
müssen. Eine geeignete Anlagentechnik ist der
Elektrodenheizkessel. Mit ca. 3 m Durchmesser
und ca. 8 m Höhe sind diese Elektrodenheizkessel sehr kompakt und problemlos in die
meisten Bestandsanlagen integrierbar.
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