Teilnehmer des Abschlussworkshops (v. l.): Christian Thommessen, Ralf Settertobulte, Dominic Welzel, Uwe Weber, Jan Scheipers, Christian Derksen, Jan Mehlich, Sybille Schmidt, Nils Loose, Markus Zdrallek, Othmar Verheyen

Teilnehmer des Abschlussworkshops (v. l.): Christian Thommessen, Ralf Settertobulte, Dominic Welzel, Uwe Weber, Jan Scheipers, Christian Derksen, Jan Mehlich, Sybille Schmidt, Nils Loose, Markus Zdrallek, Othmar Verheyen (Quelle: Stadtwerke Lemgo)

Gemeinsam haben die Lehrstühle Energietechnik sowie Wirtschaftsinformatik und Softwaretechnik an der Universität Duisburg-Essen, der Lehrstuhl für elektrische Energieversorgungstechnik an der Bergischen Universität Wuppertal sowie die Stadtwerke Lemgo kürzlich vor Ort in der alten Hansestadt Lemgo die Ergebnisse des Projekts InSekt vorgestellt. Die Projektergebnisse tragen dazu bei, sektorenübergreifende Energiesysteme bestehend aus Strom- und Wärmenetzen vom Erzeuger bis zum Endverbraucher effizienter zu betreiben.

Am Beispiel einer Großwärmepumpe, die als Wärmequelle das geklärte Reinwasser einer Kläranlage nutzt, konnte demonstriert werden, wie das vorhandene Potenzial zur Einsparung von CO2-Emissionen in der kommunalen Energieversorgung bzw. in städtischen Quartieren ökologisch vorteilhaft und wirtschaftlich sinnvoll gehoben werden kann. Neben grundsätzlich evaluierten Betriebsmodi je nach vorherrschenden Rahmenbedingungen wurden bessere Betriebsbedingungen für Abwasserwärmepumpen identifiziert und vor Ort mit niedrigen CO2-Vermeidungskosten umgesetzt. Durch die neuartige Steuerung kann die Wärmepumpe deutlich leistungsstärker und energieeffizienter betrieben werden.

Konkret konnte die Rücklauftemperatur der Fernwärme durch verschiedene Maßnahmen im Untersuchungsgebiet bis zu 10 K abgesenkt werden, so dass eine größere Auskopplung thermischer Energie aus dem Reinwasser der Kläranlage erreicht wurde. Dies zeigt sich vor allem anhand einer gestiegenen Leistungszahl der Wärmepumpe von 2,6 auf rd. 2,8 sowie anhand einer insgesamt besseren Energieeffizienz im Energieverbundsystem. Während des etwa dreieinhalbjährigen Projekts konnte durch den (verbesserten) Anlagenbetrieb der Ausstoß von insgesamt rd. 4 000 t CO2 vermieden werden.

Aufgrund von Umbauten im Klärbeckenbereich war die Wärmepumpenanlage im Jahr 2021 nur sehr eingeschränkt verfügbar. Bei Wiederinbetriebnahme im Jahr 2022 ist die Anlage jedoch ab sofort imstande, mit insgesamt knapp 7 000 Betriebsstunden etwa 12 % länger zu laufen als ursprünglich geplant und durch eine Wärmeeinspeisung in Höhe von rd. 17,5 GWh etwa 3 200 t CO2-Ausstoß jährlich einzusparen.

InSekt gilt als Anstoß für das Folgeprojekt iKWK (innovative Kraft-Wärme-Kopplung), das sich aktuell in der Umsetzung befindet. Dabei werden die Stadtwerke Lemgo eine weitere Großwärmepumpe für die Fernwärme in Betrieb nehmen, die als Wärmequelle das Wasser des Flusses Bega nutzt. In diesem Kontext wird auch die drittgrößte Solarthermieanlage Deutschlands im Umfeld der Kläranlage und der Abwasserwärmepumpe errichtet. Die gewonnenen Betriebserkenntnisse aus dem Projekt InSekt haben die Entscheidung für dieses Vorhaben unterstützt.

Einen wichtigen Beitrag leisteten hierzu sektorengekoppelte Netzbetriebssimulationen auf Basis von Softwareagenten, mit denen die Auswirkungen der neuen Anlagen auf die bestehenden Netze visualisiert und untersucht wurden. So konnten Engpässe für die Wärmeeinspeisung aus der Abwasserwärmepumpe und Solarthermieanlage in umliegenden Transportleitungen lokalisiert werden.

Im Rahmen des Klimaschutzwettbewerbs Energie-Sektorenkopplung-NRW erhielt das Projektkonsortium eine Förderung aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und durch das Land Nordrhein-Westfalen.

Weitere Information unter energieforschung.nrw

EHP-Redaktion

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