Innovationsprojekt Klimaschutz
Klimaschutzprojekte mit besonderer Strahlkraft und besonders hohem Innovations-Niveau wurden und werden vom Land NRW als „Innovationsprojekt Klimschutz“ ausgezeichnet.

Projekte des Monats
Wenn es um Klimaschutz und erneuerbare Energien geht, sind Kommunen, Unternehmen und Bürger in NRW sehr aktiv. Eine Experten-Jury der EnergieAgentur.NRW kürt jeden Monat ein besonderes Klimaschutzprojekt und stellt dieses auf der Website vor.

Projekte aus Kommunen und Unternehmen
Die EnergieAgentur.NRW identifiziert im Zuge ihrer Arbeit für Nordrhein-Westfalen immer wieder vorbildliche Good-Practice Projekte. Die Experten der EnergieAgentur.NRW stehen nahezu täglich in Kontakt Akteuren aus Kommunen, Unternehmen, Ingenieur- oder Architektenbüros und vielen anderen Bereichen.
Ein Teil der Projekte aus dem kommunalen Bereich entstammen dem Projekt „KommEN NRW“, einem Projekt der EnergieAgentur.NRW von Kommunen für Kommunen. Die dargestellten Projekte werden von den Kommunen selbst dargestellt.

Rückschau

Von September 2016 bis März 2019 wurde das EFRE-geförderte Projekt „Zwischenpräsentation der KlimaExpo.NRW – die MitmachExpo“ durchgeführt.

Duisburg, Nordrhein-Westfalen - 2020

Versorgungssicherheit durch Fernwärmespeicher - Zwei-Zonen-Speicher in Duisburg

Um einen flexibleren und wirtschaftlicheren Einsatz ihres erdgasbetriebenen Heizkraftwerks in Duisburg-Wanheim zu ermöglichen, haben die Stadtwerke Duisburg 2018 einen Fernwärmespeicher in Betrieb genommen. Dieser misst 36 Meter im Durchmesser und ist 44 Meter hoch. Das Speichervolumen beträgt 43.800 m³. Nach dem Zwei-Zonen-Prinzip ermöglicht die Auflast einer 15 Meter hohen Wassersäule im oberen Teil des Behälters, dass im unteren Teil flüssiges Wasser mit einer Temperatur von bis zu 115 °C gespeichert wird.

Kraft-Wärme-Kopplung entkoppeln

Im Gas- und Dampfturbinen-Heizkraftwerk in Duisburg-Wanheim werden Strom und Wärme effizient mittels Kraft-Wärme-Kopplung produziert. Hierbei fallen Strom und Wärme zeitgleich an. Durch den Fernwärmespeicher können die Stadtwerke Duisburg nun die Verwendung beider Energieformen zeitlich voneinander entkoppeln. So wird das GuD-Heizkraftwerk am tatsächlichen Bedarf und an der Situation des Strommarktes ausgerichtet.

Selbst zu Zeiten, wenn Strom profitabel an der Strombörse verkauft werden kann, Fernwärmekunden jedoch nur wenig oder keine Wärme benötigen, können die Stadtwerke Duisburg effektiv mit dem Strom wirtschaften. Denn der Fernwärmespeicher bietet die Möglichkeit die bei der Stromproduktion zwangsläufig entstehende Wärme zu speichern.

Ist die Stromproduktion im Kraftwerk jedoch unrentabel, weil beispielsweise eine große Menge Strom aus regenerativen Quellen vorrangig in das Netz eingespeist wird, kann die gespeicherte Wärmemenge wiederum für die Versorgung der Fernwärmekunden herangezogen werden. Im Sommer kann das System mit bis zu 70 Stunden rein aus dem Fernwärmespeicher die Kunden mit Wärme versorgen. Die zeitliche Entkopplung der Produktion von Strom und Wärme macht die Energieerzeugungsstrategie der Stadtwerke zukunftstauglich für die Energie- und Wärmewende.

Zwei-Zonen für einen höhere Wärmekapazität

Bei dieser Technologie sind zwei Speicherzonen durch ein isoliertes Zwischendach getrennt. In der oberen Zone befindet sich Wasser mit einer Temperatur von 60-90°C. Durch das Eigengewicht dieser oberen Zone können in der darunterliegenden Zone Wassertemperaturen von über 100 °C erreicht werden ohne den Siedepunkt zu überschreiten.

Die Beladung des Speichers erfolgt mit sehr geringen Eintrittsgeschwindigkeiten über den oberen Teil des Behälters, jedoch unterhalb der isolierten Auflast. Die Temperatur der Speicherflüssigkeit erreicht hier mit bis zu 115°C seinen Höchstwert. Da hier die Beladung erfolgt, wird eine Durchmischung von Warm- und Kaltwasser verhindert, wodurch sich eine Wasserschichtung im Speicher ausprägt. Durch den Einsatz dieser innovativen Zwei-Zonen-Speichertechnologie zählt der Speicher nicht nur zu den größten, sondern auch modernsten Wärmespeichern Deutschlands. So können in Duisburg bis zu 1.450 Megawattstunden Wärme gespeichert werden.

Bauweise: Spiralverfahren

Bei der Errichtung des Speichers wurde ein spezielles Bauverfahren angewendet: das Spiralverfahren. Hierbei wurden in einem ersten Schritt zunächst Sockel und Deckel des Stahlbehälters gefertigt und aufeinandergelegt. Anschließend wurde der Deckel hydraulisch angehoben und dann laufend gedreht. Gleichzeitig wurde die Außenwand des Speichers wie eine Spirale abschnittsweise seitlich eingezogen und verschweißt. Dadurch verkürzte sich die Bauzeit im Vergleich zu anderen Bauverfahren erheblich.

Projektdaten

  • Betreiber: Stadtwerke Duisburg AG
  • Kapazität: 1.450 MWh
  • Speichertemperatur: bis zu 115 °C
  • Maße: 44 m hoch, 36 m Ø
  • Fassungsvermögen: 43.800 m³ Wasser
  • Bauart: Atmosphärischer Zwei-Zonen-Speicher
  • Investition: 20 Mio. Euro

Ein Video zum Fernwärmespeicher stellen die Stadtwerke Duisburg hier zur Verfügung.

Kontakt

Frank Schäfer
EnergieAgentur.NRW
Leiter Themengebiet Netze, Speicher
Roßstraße 92
40476 Düsseldorf
Tel.: 0211 86642147
E-Mail
E-Mail: schaefer@energieagentur.nrw

Veröffentlichung

Autor: EnergieAgentur.NRW
Stand: 2020
Start: 2018

Standort

Kreis: kreisfrei
Region: Metropolregion Rhein-Ruhr
Reg.-Bez.: Düsseldorf

Kontakt

Stadtwerke Duisburg AG
Inno Behrens
Bungertstraße 27
47053 Duisburg
Tel.: 0203 6042347
E-Mail
E-Mail: behrens@stadtwerke-duisburg.de