Flexibel und nachhaltig mit Biomethan-BHKW

„Wir haben das Heizkraftwerk Süd um vier Megawatt elektrisch aufgestockt. Mit den Maschinen sind wird nun flexibler unterwegs“, erzählt Heiko Strittmatter, Leiter Wärmeversorgung und Stromerzeugung bei den Stadtwerken Bad Säckingen. „Damit haben wir die Möglichkeit, am Markt teilzunehmen, um dort auch künftig Bestand zu haben“. Bad Säckingen liegt im Schwarzwald am Rhein. Der Komplettversorger setzt seit 1989 auf Blockheizkraftwerke. Diese wurden in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder erneuert. Der Strom wird ins Netz, die Wärme in die Wärmenetze eingespeist. Das Fernwärme-Netzwerk der Stadtwerke Bad Säckingen ist inzwischen mehr als 15 Kilometer lang.

Das Heizkraftwerk Süd auf dem Brennet-Areal wurde 1985 errichtet. Das ursprüngliche Späneheizkraftwerk erzeugte durch die Verbrennung von rund 4.000 t Sägespänen etwa 7,8 Mio. kWh Wärme. Im Jahr 2012 wurde das Späneheizkraftwerk durch zwei Blockheizkraftwerke ersetzt. Vor der jüngsten Erweiterung im Jahr 2020 wurde die BHKW-Anlage des HKW Süd wärmegeführt betrieben. Sie wurden abhängig vom Wärmebedarf zu- oder abgeschaltet.
 
Durch die zusätzlichen drei Jenbacher-Motoren und einem Pufferspeicher für die Wärme kann die Anlage nun flexibel auf den Strombedarf im Netz reagieren. Betrieben werden sie bilanziell mit Biomethan. Die Anlage konzipiert und errichtet hat die Energas GmbH aus Ravensburg, eine Tochtergesellschaft des Energielösungsanbieters Innio. Wartung und Instandhaltung liegt in den Händen des kommunalen Versorgers. Innio und die Stadtwerke Bad Säckingen arbeiten bereits seit mehr als zehn Jahren zusammen. Von Innio stammen daher mehrere Jenbacher BHKW des kommunalen Versorgers.

Zu einem bestehenden Blockheizkraftwerk mit insgesamt 1,65 MW elektrischer Leistung im Heizkraftwerk auf dem Brennet-Areal kamen 2020 drei Motoren mit insgesamt 4 MW hinzu. Insgesamt hat das HKW Süd in Bad Säckingen nun eine thermische Leistung von etwa 6,2 MW und eine elektrische von 5,7 MW. Die Anlage läuft im Jahr rund 2.460 Stunden und erzeugt 14 Mio. kWh Strom und etwa 15 Mio. kWh Wärme. „Die mit Biogas betriebenen BHKW tragen dann zur Stromerzeugung bei, wenn kein oder zu wenig regenerativer Strom ins Netz fließt und die erzeugte Wärme wird zu 100 Prozent sinnvoll genutzt“, erklärt Alexander Denis von Energas. Die Anlage ging am 1. Juli 2020 in Betrieb.

BHKW-Strom verdrängt bei flexibler Fahrweise keinen Erneuerbaren-Strom

Zu den Blockheizkraftwerken wurde ein Pufferspeicher mit einem Fassungsvermögen von 1.000 Kubikmeter installiert. Durch den Speicher können die Motoren flexibel betrieben werden. Die Erweiterung bringt dem regionalen Versorger damit mehr Wirtschaftlichkeit. „Früher ist die Anlage wärmegeführt betrieben worden“, sagt Denis. Nun liege die Flexibilität auf der Stromseite. „Die Anlage läuft, wenn Strom im Netz gebraucht wird, also auch die Preise entsprechend hoch sind.“

Die gesamte Modernisierung erfolgte als Flexibilisierungsmaßnahme entsprechend dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Blockheizkraftwerke wie noch vor einigen Jahren in der Grundlast zu fahren, sei nicht mehr die wirtschaftlichste Variante. Die flexible Fahrweise sei zugleich nachhaltig. Denn der BHKW-Strom verdrängt so keinen Erneuerbaren-Strom im Netz und stellt zugleich Residuallast bereit.

Zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades wird die Niedertemperatur der Gemischkühlstufe, die durch die BHKW-Anlage erzeugt wird, über eine Wärmepumpe ebenfalls in das Wärmenetz eingespeist. Die Gemischkühlung der zweiten Stufe liegt auf einem Temperaturniveau von etwa 40 Grad Celsius. Diese Wärme wird bei vielen anderen Anlagen über Rückkühler (Tischkühler) an die Umgebung weggekühlt oder es werden Einbindungsvarianten gewählt, wo diese Stufe auf einem höheren Temperaturniveau im Rücklauf eingebunden weggekühlt wird. In diesem Fall wird laut Erklärung von Energas jedoch diese Kühlung über die Wärmepumpe realisiert, heißt die Gemischkühlung zweite Stufe dient als Quelle der Wärmepumpe. Auf der Wärmepumpen-Senken-Seite dient diese dann im Heizkreis als Rücklaufanhebung. „Hier setzt ein kleines Stadtwerk die Kommunale Wärmewende konsequent um“, sagt Denis.

Die BHKW speisen ihre Wärme ins Stadtnetz ein. „Mit der Erweiterung konnten wir auch zwei der bestehenden Wärmenetze verbinden“, erläutert Strittmatter, Chef der Wärmeversorgung der Stadtwerke. Das Netz im Norden wurde mit dem im Süden im Jahr 2021 zusammengelegt. Durch den Ausbau der Fernwärmeerzeugung können aus dem Heizkraftwerk Süd jährlich rund 4,2 Mio. kWh Wärme zusätzlich produziert und dadurch etwa 3.600 Tonnen CO2-Emissionen verglichen mit einer konventionellen Erzeugung mit Heizöl vermieden werden. Die zusätzlich gewonnene Energie soll in den kommenden Jahren auch die Altstadt in Bad Säckingen mit Wärme versorgen.