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Kostengünstiger Fernwärmetransport für den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung

EnEff:Wärme - Forschung für energieeffiziente Wärme- und Kältenetze

Festpunktbrücke DN 600 für die Realisierung der Kaltverlegung vor dem Einbau

© MVV Energie AG

Projektsteckbrief

Projektstatus Projektstatus: Phase 3Realisierung
Standort MVV Energie AG, 68159 Mannheim, Baden-Württemberg
Projektfahrplan Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen die bautechnischen und rohrleitungstechnischen Entwicklungen an Großrohrleitungen. Dazu werden im Labor und im Technikum experimentelle Untersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse unmittelbar in die Anwendung übertragen werden, d. h. auf Demonstrationsbaustellen getestet werden. Der Abschluss der Technikumsuntersuchungen ist im Jahr 2012 vorgesehen. Die Feldversuche sollen im Jahr 2013 abgeschlossen werden.
Träger BMWi und MVV Energie AG
Projektthemen

Projektbeschreibung

Die Kosten der Fernwärme frei Verbraucher werden durch die Kostenanteile der Erzeugung, der Wärmeverteilung und der Wärmeübergabe beim Kunden dominiert. Die Kosten des Wärmetransports, dort wo er heute realisiert ist, weisen hierin einen vergleichsweise niedrigen Anteil auf. Andererseits bietet der Wärmeferntransport die Möglichkeit, Wärme aus besonders effizienten und kostengünstigen KWK-Großanlagen auch in weiter entfernt gelegenen Gebieten für die Fern- und Nahwärmeversorgung bereit zu stellen. Damit kann der Aktionsradius der Fernwärme, die in Großanlagen bekanntlich mit wesentlich niedrigeren spezifischen Investitionen und geringeren Betriebskosten erzeugt wird, erweitert werden.

Projekt

Zielsetzung ist es, KWK-Wärme aus besonders effektiven Großanlagen über Transportleitungen dort nutzbar zu machen, wo bisher Erzeugung in weniger effektiven und spezifisch teuren Anlagen stattfand. Eine weitere Zielsetzung ist, die Baukosten für Fernwärmetransportleitungen durch planerische, konstruktive und bautechnische Weiterentwicklungen zu senken. Angestrebt wird dabei eine Senkung der Baukosten für Fernwärmetransportleitungen um 10 bis 15 %. Die Forschungsarbeiten umfassen 4 Arbeitspakete (AP):

  • AP1 – Studie zum Thema „Wärmetransport im Wettbewerb zur dezentralen Wärmeerzeugung"
  • AP2 – Querschnittsstudie Fernwärmetransport (Rohrleitungstechnik, Weiterentwicklungen, Einsparpotentiale)
  • AP3 – Bautechnische Entwicklungen
  • AP4 – Handbuch "Maßnahmen zur Kostendämpfung beim Bau von Fernwärmetransportleitungen".
Konzept

Wirtschaftlicher Wärmetransport findet dort seine Grenze, wo die Erzeugungskosten aus KWK-Großanlagen zzgl. Transportaufwand Gleichstand mit den Erzeugungskosten in Kleinanlagen erreichen. Da die Investitionen in die Rohrleitungen den dominierenden Kostenanteil verursachen, ist die Senkung der Baukosten anzustreben. Hierzu werden interessante Ansatzpunkte verfolgt, die sich sowohl im Tiefbau als auch im Rohrleitungsbau anbieten. Die Bearbeitung umfasst einerseits technisch-wirtschaftliche Untersuchungen in Form einer Studie über die Grenzen des Wärmetransports sowie andererseits bautechnische Entwicklungen zur Rohrleitungstechnik und im Tiefbau. Bezüglich Leitungstechnik wird die Einführung der sog. Kaltverlegung von KMR auch für Großleitungen untersucht, und im Tiefbau wird angestrebt, das Aushubmaterial wieder zu verwenden und nach Aufbereitung zu Vergussmassen in fließfähiger Form wieder einzubauen.

Die Verringerung  der Baukosten wird erreicht, indem sowohl die Deponiekosten als auch die Beschaffung von Neumaterial vermieden werden. Weitere Einsparungen werden im Straßenbau erreicht. Im Rohrleitungsbau wird durch die Fortentwicklung des Prinzips der Kaltverlegung zu einer Vereinfachung des Bauablaufs führen.

Die Studie zur Wirtschaftlichkeit wird eine Orientierungshilfe über die Grenzen des Fernwärmetransports und damit zur Präferenz zentraler oder dezentraler Fernwärmeerzeugung liefern.

Realisierung

Planung und Umsetzung technischer Lösungen im Rahmen von Feldversuchen an der Fernwärmetrasse Mannheim-Speyer und der Fernwärmequerverbindung Lindenhof. Bereits an der Transportleitung Mannheim–Speyer wurden in den Jahren 2010 und 2011 erste Versuche mit dem Verguss von Leitungen und angepasster Rohrleitungsstatik erfolgreich durchgeführt. Weitere Feldversuche befinden sich derzeit in der Ausführungsplanung - an einer Baumaßnahme auf Mannheimer Stadtgebiet (Querspange).

Für die Abfolge der Arbeiten ist es wichtig, die Laborversuche mit den Feldversuchen zeitlich zu koordinieren. Denn die wissenschaftlichen Untersuchungen des Fernwärme-Forschungsinstitut Hannover sowie der Fachhochschule Regensburg sollen entscheidende Aussagen zur Auslegung der Leitung liefern. Die Laborversuche sollten in 2012 abgeschlossen werden, damit im Folgejahr auch die Feldversuche zu Ende geführt werden können. Im Versorgungsunternehmen verursacht die Durchführung der Felstests erhebliche Zwänge, da der Bau einer Großrohrleitung stets eine Sonderbaumaßnahme darstellt.

Die Studie (AP1), die die Möglichkeiten wirtschaftlichen Wärmeferntransports untersucht, wird begleitend durchgeführt. Sie soll auch eine Aussage darüber treffen, in wie weit durch fortgeschrittene Bautechnik erreichte Kostensenkungen im Rohrleitungsbau die Grenzen wirtschaftlicher Fernwärmeversorgung ausweiten können.

Veröffentlichungen

Schmitt, F.; Caspar, J.; Grage, T.; Liebermann, A.: Verlegung von KVMR-Leitungen ohne mechanische Verdichtung mit Vergussmassen. EuroHeat&Power 41. Jg. (2012), Heft 11, S. 44 - 49.