Die Thüringer Wärme Service (TWS) will zusammen mit der Carrier Klimatechnik die Wärmeversorgung eines Stadtteils in Gera auf erneuerbare Energien umstellen und den CO₂-Ausstoß bei der Gebäudeheizung senken.  

Bislang ist das Stadtviertel in Gera mit 1300 Wohnungen in Wohnblöcken dezentral mit Gasheizungen ausgestattet. Als Ersatz für diese dezentralen Heizungsanlagen errichtet die TWS, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Teag Thüringer Energie, ein Nahwärmenetz mit einem Blockheizkraftwerk und einer zweistufigen Hochtemperatur-Wärmepumpenanlage mit circa 1,1 MW Heizleistung. Die Einbindung der Wärmepumpen und ihre Regelung wurden von den Spezialisten der Carrier Klimatechnik geplant, die auch die Geräte liefert.

BHKW als Herzstück

Herzstück des Konzepts ist die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Form eines Blockheizkraftwerks. Um daraus eine förderungsfähige innovative Kraft-Wärme-Kopplung (iKWK) zu machen, ist die erzeugte Nutzwärme zu 35 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen zu gewinnen. Im Fall des Geraer Wohnviertels entschied man sich nach Prüfung der Möglichkeiten für Luft als regenerative Energiequelle, die von einer Carrier Luft-Wasser-Wärmepumpe genutzt wird.

Die Wärmeversorgung des Quartiers verlangt eine Vorlauftemperatur von 85 °C. Damit diese Temperatur erreicht werden kann, sind der Luft-Wasser-Wärmepumpe in Kaskade zwei Wasser-Wasser-Hochtemperaturwärmepumpen nachgeschaltet. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe arbeitet bis zu einer Außenlufttemperatur von -15 °C. Sie liefert 25 bis 35 °C warmes Wasser in einen Mitteltemperatur-Puffer.

Konzept in Stufenschaltung entwickelt

Von dort aus wird es in einer effizienzsteigernden Serienschaltung über Hochtemperatur-Wärmepumpen auf die gewünschte Vorlauftemperatur von 85 °C gebracht. „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.

„Ergänzt wird die zweistufige Anlage durch eine anspruchsvolle Regelung von Carrier, die in die Gesamtregelung der TWS eingebunden ist.“ Grundlage des Konzepts bildeten Simulationen zur Evaluation unterschiedlicher Lösungen.

Schallschutz als Herausforderung

Als Herausforderung erwies sich der Schallschutz. Da die Anlage in einem Mischgebiet steht, muss sie in der Nacht die Grenze von maximal 45 dB(A) in 30 Metern Entfernung einhalten. Die Carrier Geräte wurden dementsprechend mit einem Schallschutzgehäuse versehen.

Die iKWK-Anlage soll nach Spotmarkt, also mit Rücksicht auf die Entwicklung des Strompreises gefahren werden. Ein zusätzlicher Elektrokessel sowie zwei Gaskessel übernehmen deshalb bei Bedarf die Spitzenlast. „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 der Projektleiter Robert Urban bei der TWS.

Start für Anfang 2025 geplant

„Die im Projekt gewählte Konstellation hat den Vorteil, dass wir die Anlage ganzjährig und witterungsunabhängig fahren können.“ Dabei ist die Gesamtanlage 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. Zu Jahresbeginn 2025 soll die Anlage in Betrieb gehen und die bisherigen dezentralen Gasheizkessel im Wohnviertel ablösen. (amo)