Gudrun Stieglitz arbeitet seit 23 Jahren am Kraftwerksstandort Dennhäuser Straße in Kassel. Begonnen hat sie als Leiterin des Zentrallabors, 2013 wurde sie Betriebsleiterin des Kraftwerksstandorts, seit 2015 ist die promovierte Chemikerin Technische Geschäftsführerin der Städtische Werke Energie und Wärme GmbH. "Als ich hier begonnen habe, dachte ich, wofür brauchen die hier im Kraftwerk eine Chemikerin", sagt sie schmunzelnd.
In diesem Jahr stehen sie und ihr Team von Mitarbeitenden vor dem wichtigsten Meilenstein einer jahrelangen Arbeit: Ab der nächsten Heizperiode im Herbst dieses Jahres soll der Kohleausstieg und der Umstieg von fossilem Brennstoff auf Altholz und Klärschlamm vollzogen werden. Das soll dauerhaft rund 230 Arbeitsplätze bei der Kraftwerkstochter der Städtischen Werke Kassel sichern und ist ein wesentlicher Bestandteil in der Dekarbonisierungsstrategie des kommunalen Unternehmens. Dass dieses Großprojekt auf der Zielgeraden steht und umgesetzt werden konnte, hängt auch mit viel Überzeugungsarbeit, wichtigen Teilerfolgen ("wir haben uns die Akzeptanz erarbeitet") und anfangs auch einer durchaus schmerzhaften Lernkurve zusammen.
Es war viel Kraftwerks-Know-how vor Ort vorhanden, auch im Umgang mit den unterschiedlichsten Brennstoffen.
"Beim Betrieb eines solchen Kraftwerks geht es immer auch um Arbeitsplätze und darum, zu einem vernünftigen Preis Strom und Wärme zu erzeugen", sagt die Technische Geschäftsführerin. Doch als der Eon-Konzern sich 2012 von seinen Anteilen am Fernwärmekraftwerk Kassel (FKK) trennte, hätten die Arbeitsplätze plötzlich auf der Kippe gestanden, erinnert sich Stieglitz.
Eine zukunftsfähige Fernwärmestrategie musste für das Fernwärmekraftwerk mit einer thermischen Leistung von 80 Megawatt und einer elektrischen Leistung von 38 Megawatt her. Die in Kraft-Wärme-Kopplung betriebene Anlage hat einen Wirkungsgrad von knapp 83 Prozent. Der Kraftwerksstandort existiert seit 1956. "Es war viel Kraftwerks-Know-how vor Ort vorhanden, auch im Umgang mit unterschiedlichsten Brennstoffen. Wir haben die Bestandsanlage für zukunftsfähig gehalten", verdeutlicht Stieglitz. Auch eine Umstellung auf Gasmotoren war kurzzeitig in der Diskussion, doch in Kassel hat man sich entschieden, einen anderen Weg zu gehen.
Knapp 30 solcher Anlagen gibt es in Deutschland
Im Zentrum aller Überlegungen stand das FKK, der größte Fernwärmeerzeuger der Städtische Werke Energie und Wärme GmbH, eine sogenannte "zirkulierende Wirbelschicht“. Knapp 30 solcher Anlagen gibt es in Deutschland. Technisch funktioniert diese so: Am Boden des Kessels sind Düsen angebracht, durch die bis 850 Grad heiße Luft strömt. Der von oben zugeführte Brennstoff wird in der Schwebe durch die heiße Luft entzündet und verbrennt auch in der Schwebe komplett. Das entstehende Rauchgas erhitzt das in Rohren befindliche Wasser. Dieses wird zu Dampf, wird in eine Turbine geleitet, treibt die Turbine an und entspannt sich wieder.
"Der Wirbelschichtkessel kann Brennstoffe mit geringen Heizwerten verbrennen und ist unempfindlich gegenüber verschiedensten Brennstoffen", erklärt Stieglitz. An erfolgreichen Beispielen habe man sich da noch nicht orientieren können. Deshalb wurde ein großer Teil der Arbeiten – es ging immerhin um die Umrüstung eines ganzen Kraftwerks auf CO₂-neutrale Brennstoffe – mit den eigenen Leuten umgesetzt.
Wir waren blauäugig. Chloride sind hochkorrosiv. Heute profitieren wir von diesen Erfahrungen.
In die neue Fernwärmestrategie seien 2013 aber auch Lernkurven aus der Umstellung einer kleineren Anlage in Kassel-Mittelfeld von Kohle auf Holz eingeflossen. "Da waren wir blauäugig. Altholz enthält Chloride. Diese Substanz ist hochkorrosiv. Sechs Wochen nach der Umstellung waren zentrale Anlagenteile kaputt", erzählt sie.
Durch Verwendung eines spezifischen Verfahrens habe man die Korrosion dann in den Griff bekommen. "Wir hatten viele Störungen, bei denen wir manuell eingreifen mussten. Wir mussten schauen, was die optimale Stückigkeit des Brennstoffs ist und haben viele Erfahrungen sammeln können, auch was den Transport in den Kessel anbelangt. Davon profitieren wir heute", so die Geschäftsführerin.
Klärschlamm: Schnelle Amortisierung schafft Akzeptanz
Neben Altholz hat man 2013 bei der Dekarbonisierungsstrategie auch auf das Thema Klärschlamm gesetzt. Eine Annahme für nassen Klärschlamm wurde gebaut, die Kosten lagen bei rund fünf Millionen Euro. Seit 2016 wird in Kassel Klärschlamm erfolgreich mitverbrannt. "Diese Anlage hat sich innerhalb von zwei Jahren amortisiert, das hat uns sehr geholfen, auch um für die nächsten Schritte Akzeptanz bei dem Gesellschafter herzustellen."
Warum die Städtischen Werke gegen das Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz geklagt haben
Regulierung
Laut dem deutschen Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) ist kommunaler Klärschlamm zu 100 Prozent CO₂-neutral, laut dem europäischen Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz (TEHG) aber nur zu 80 Prozent. Die Städtische Werke Energie und Wärme GmbH hat deshalb gegen die europäische Regelung geklagt. Die Klage ist momentan ruhend gestellt. "Wir warten ab, ob sich noch andere betroffene Energieversorger unserer Klage anschließen“, sagt Gudrun Stieglitz, die Technische Geschäftsführerin der Kraftwerkstochter der Städtischen Werke Kassel.
Die aktuelle Situation führe zu absurden Ergebnissen. So werde der Klärschlamm in der Monoverbrennung zu 100 Prozent als CO₂-neutral eingestuft, weil er unter das BEHG falle. Die gleichen kommunalen Klärschlämme, die im Kasseler Fernwärmekraftwerk verbrannt werden, werden aber nur zu 80 Prozent als CO₂-neutral bewertet.
Signifikant erhöht wurde die Annahmekapazität des Kraftwerks für Klärschlamm durch den Bau einer abwasserfreien Klärschlammbandtrocknung, von der die Städtische Werke Energie und Wärme auch wirtschaftlich profitieren. Neben der Verwendung von selbst getrockneten Klärschlammmengen wurden weitere externe Mengen an getrocknetem Klärschlamm akquiriert und damit der Kohlebedarf reduziert und die CO₂-Kosten positiv beeinflusst.
Spezielle Turbine löst Zielkonflikt bei Wärmeabnahmemenge
Doch es gab einen Zielkonflikt. Klärschlamm fällt das ganze Jahr über an, die KWK-Anlage konnte nur bei mindestens 35 Megawatt Fernwärmeabnahme betrieben werden, was den Betrieb des Kraftwerkes ausschließlich auf die Heizperiode beschränkte. Dies wurde mit einer speziellen Turbine (Entnahme-Kondensationsturbine) gelöst.
Die neue Turbine ermöglicht es, dass das Kraftwerk künftig ganzjährig flexibel Strom und Wärme nach Anforderung auskoppeln kann. Das gebe den kommunalen Erzeugern von nassem Klärschlamm eine ganzjährige Entsorgungssicherheit und ermögliche den Städtischen Werken, zusätzlich trockenen Klärschlamm zur Kohlesubstitution zu gewinnen.
Komplett-Umrüstung des Kessels nach eigenen Vorstellungen
Doch der Klärschlamm ersetzt nur 20 Prozent des bisherigen Hauptbrennstoffs Kohle. Der künftige Hauptbrennstoff wird Altholz der Kategorien AI bis AIII sein. Bis zu 140.000 Tonnen werden hierfür pro Jahr benötigt. Langfristige Verträge wurden mit Lieferanten deutschlandweit geschlossen. Doch auch bei aufbereitetem Altholz lassen sich Störstoffe nicht zu 100 Prozent ausschließen. Um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, musste der Wirbelschichtkessel also komplett umgerüstet werden, unter anderem auf einen speziellen Düsenboden.
Die Anforderungen waren so speziell, dass man auf die übliche Bestellung eines Generalunternehmers verzichtete. "Wir haben alle Lose einzeln, und so wie es unseren Vorstellungen entsprach, ausgeschrieben", verdeutlicht die Kraftwerksleiterin. Natürlich habe man sich bei vergleichbaren Anlagen informiert, wo die speziellen Herausforderungen liegen.
"Das war von Anfang bis Ende Teamarbeit"
Letztlich ist das Kasseler Großprojekt aber Pionierarbeit. "Einen Wirbelschichtkessel mit diesem Düsenboden und dieser Holzzuteilung gibt es meines Wissens in Deutschland so aktuell nicht, auch die in 2020 in Betrieb genommene abwasserfreie Brandtrocknungsanlage war in der Größenordnung von 70.000 Jahrestonnen die erste", betont Gudrun Stieglitz.
Bis zu 70 Millionen Euro habe man seit 2013 in den Kraftwerksstandort investiert. Der Bau eines neuen Kraftwerks und eines Kessels hätte rund 200 Millionen Euro gekostet. "Ohne die Mitarbeitenden und ihr spezifisches Know-how hätten wir das nicht geschafft, das war von Anfang bis Ende eine Teamarbeit", versichert Stieglitz.
Wärmespeicher und Großwärmepumpe sollen folgen
Zur nächsten Heizperiode soll sukzessive die Kohle durch Altholz ersetzt werden. Ob das bereits vollständig ab dem Herbst gelingt, muss sich zeigen. Versorgungssicherheit stehe über allem, so Stieglitz.
Doch damit wird der Umbau der Strom- und Fernwärmeerzeugung in Kassel nicht abgeschlossen sein. Ein Erdbeckenwärmespeicher und der Bau einer Abwasser-Großwärmepumpe wird diskutiert. Die Abwasser-Großwärmepumpe könnte aus dem gereinigten Abwasser des Klärwerkes in Kassel Wärme gewinnen und in das Netz einspeisen. Ziel ist es, diese bis 2033 zu errichten.
