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Holzheizkraftwerk Oerlinghausen - Die erste ORC-Anlage
in NRW. Zukunftsenergien. Unterstützt von Land und Wirtschaft.
www.energieland.nrw.de
Die Landesregierung
Nordrhein-Westfalen
Holzheizkraftwerk Oerlinghausen Die erste ORC-Anlage in NRW
Die Idee
Das erste ORC- Holzheizkraftwerk, das Stadtwerke in Nord­
deutschland betreiben, hat eine kurze aber rasante Vorgeschichte.
Der Anstoß dazu erfolgte im Februar 2004, als die von der
Energieagentur Lippe ausgearbeitete Machbarkeitstudie zum
Ergebnis kam, dass mit einer kombinierten Wärme- und Strom­
erzeugung im ORC- Verfahren hohe Chancen für den ökonomischen Erfolg möglich sei.
Steckbrief
Betreiber:
Holzheizkraftwerk Oerlinghausen
GmbH
Standort der Anlage:
An der Bleiche 21
33813 Oerlinghausen
Art der Erzeugungsanlage: Automatisch beschickte Hackschnit­
zelfeuerung zur Erzeugung von
Heizwärme und Strom nach dem
ORC-Verfahren
Das Vorhaben
Ein ideales Team fand sich in der neu gegründeten Betreiberge­
sellschaft Holzheizkraftwerk Oerlinghausen GmbH zusammen.
Die Wärmekunden und das Grundstück kommen von den Stadt­
werken, die Holzlieferung und Logistik wird vom Garten- und
Landschaftsbetrieb übernommen und das Kapital des PrivatePublic-Partnerschip-Modells, wurde von einem privaten Finanzinvestor akquiriert.
Für das technisches Know How, um die Idee einer innovativen
und funktionierenden Stromerzeugung aus Holz schnell und
bezahlbar Wirklichkeit werden zu lassen, sorgte die Energieagentur
Lippe GmbH.
Der Startschuss zur Umsetzung des Vorhabens fiel dann im Juli
2004. Bis zum Jahresende waren Baugenehmigung, Förderanträge
Ausführungsplanung erstellt und die Vergabe der wichtigsten
Gewerke vollzogen. Nach dem „ersten Spatenstich“ im Mai 2005
wurden die zentralen Komponenten im Juli montiert, am
25. Oktober wurde die Holzanlage angeheizt und seit dem
8. Dezember fließt durch die Leitungen EEG–zertifizierter Strom
aus Holz in das öffentliche Stromnetz.
Leistung
Feuerungswärmeleistung: 4.605 kW
Thermische Nutzleistung 3.300 kW
Elektrische Nennleistung: 600 kW
Input
Holz: (bei Referenz-Holzfeuchte 35 %)
Tagesbedarf im
Volllastbetrieb:
ca. 150 srm/d
Jahresbedarf:
ca. 13.000 t/a
Output
Wärme:
Strom:
Gesamt Nutzungsgrad:
24.500.000 kWh/a
4.500.000 kWh/a
> 86 %
Wärmenutzung:
Fernwärmenetz der Stadtwerke Oer­
linghausen GmbH
Prognostizierter Anteil der Wärmeversorgung aus Holz ca. 40 %
Rohstoff:
Naturbelassenes Waldholz, Häckselgut aus der Landschaftspflege
Investition:
ca. 4.000.000 EUR
Hafö-Fördermittel:
ca. 500.000 EUR
Umwelt- und Klimaeffekte:
Reduktion der CO2- Emission
7.900 t/a
* Das Projekt wurde durch die Europäische Union
im Rahmen des NRW-Programms "Ländlicher
Raum" mit ca. 500.000 EUR kofinanziert
Die ORC-Technik
ORC (Organic Rankine Cycle) steht als Kürzel für einen thermo­
dynamischen Kreisprozess.
Mit der ORC-Technik ist eine Stromerzeugung bereits bei deutlich
niedrigeren Temperaturen möglich, als man sie für Dampfturbinen
benötigt. Die Technik arbeitet ähnlich einem klassischen WasserDampf-Prozess, verwendet anstelle von Wasser aber ein organi­
sches Arbeitsmedium. Da dieses günstigere Verdampfungseigen­
schaften besitzt, kann es mit niedrigerer Temperatur und geringerem
Druck zum Antrieb einer Turbine verwendet werden – dem
Brennstoff Holz mit seinen energetischen Eigenschaften kommt
eine ORC-Turbine so entgegen.
Arbeitsprinzip des Biomasse-Heizkraftwerkes in Oerlinghausen
In der Abbildung unten ist der ORC-Prozess schematisch darge­
stellt. Die von der Biomassefeuerung erzeugte Wärme wird über
einen Thermoölkessel an den ORC-Prozess übertragen. Thermoöl
wird als Wärmeträgermedium verwendet, da dadurch die für den
Betrieb des ORC-Prozesses erforderlichen Temperaturen (Thermoöl-Vorlauftemperatur 300° C) erreicht werden können und gleich­
zeitig ein praktisch druckloser Kesselbetrieb möglich ist. Durch
die vom Thermoöl an den ORC-Prozess übertragene Wärme wird
das eingesetzte organische Arbeitsmedium verdampft. Der Dampf
gelangt zu einer langsam laufenden Axialturbine, in der er unter
Entspannung ins Vakuum mechanische Arbeit leistet, die im direkt
an die Turbine gekoppelten Generator (kein Zwischengetriebe
Wirtschaftlichkeit und Regionale Wertschöpfung
Grundlage für die Wirtschaftlichkeit der Anlage ist das EEG.
Darüber hinaus nutzen die Stadtwerke Oerlinghausen GmbH die
Wärmemengen aus dem Holzkessel als Grundlastversorgung für
das gut ausgebaute Fernwärmenetz. Bei steigender Wärmenachfrage liefern die KWK-Anlagen und ein Spitzenlast-Erdgaskessel
weitere Wärmenergie.
Diese Anlage benötigt ca. 170 m³ Holzhackgut pro Tag und liefert
somit eine Wertschöpfung für die Region. Das heißt, dass die
GmbH jedes Jahr über 500.000 EUR für den Brennstoff Holz
aufwenden muss. Da nur Holz aus mittlerer Entfernung wirtschaft­
lich eingesetzt werden kann, ergibt sich für die Holzwirtschaft
der Region jährlich rund 0,5 Mio. EUR als zusätzliche Wertschöpfung.
erforderlich) elektrische Energie erzeugt. Die Nennleistung beträgt
600 kW. Der entspannte Dampf wird einem Regenerator zur
internen Wärmerückgewinnung zugeführt, der den elektrischen
Wirkungsgrad erhöht. Anschließend gelangt der Arbeitsmitteldampf
in den Kondensator. Die von dort abgeführte Wärme wird als
Prozess- bzw. Fernwärme genutzt. Über eine Pumpe wird das
Kondensat schließlich wieder auf Betriebsdruck gebracht und
dem Verdampfer zugeführt. Damit ist der ORC-Kreislauf geschlos­
sen.
Das aus der Biomassefeuerung austretende Rauchgas wird in
einem Multizyklon vorentstaubt und dann einer Rauchgaskon­
densationsanlage zugeführt, in der ein Großteil der noch im
Rauchgas enthaltenen Wärme rückgewonnen wird, die ebenfalls
für die Fernwärme genutzt wird. Von dort gelangt es schließlich
über einen Elektrofilter in den Kamin.
Geschäftsstelle
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des Landes Nordrhein-Westfalen (MWME)
Haroldstraße 4 D-40213 Düsseldorf
Telefon: 02 11/8 66 42-0 Telefax: 02 11/8 66 42-22
E-Mail: [email protected]
Ministerium für Umwelt und Naturschutz,
Landwirtschaft und Verbraucherschutz
des Landes Nordrhein-Westfalen (MUNLV)
Schwannstraße 3 D-40476 Düsseldorf
In der Landesinitiative Zukunftsenergien NRW:
Leonhard Thien
Telefon: 02 11/45 66-6 71
Telefax:
02 11/45 66-4 25
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In Oerlinghausen:
energieagentur Lippe GmbH
Dipl.-Ing. Frank Senge
Telefon: 0 52 02/49 09-19
Telefax:
0 52 02/49 09-886
E-Mail:
[email protected]
Internet: www.energieagentur-lippe.de
Die Landesregierung
Nordrhein-Westfalen
Ministerium für Innovation, Wissenschaft,
Forschung und Technologie
des Landes Nordrhein-Westfalen (MIWFT)
Völklinger Straße 49 D-40221 Düsseldorf
ee energy engineers GmbH
Munscheidstraße 14 D-45886 Gelsenkirchen
Ihr Ansprechpartner in der Geschäftsstelle
Dr. Frank-Michael Baumann
Projektleiter
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Griepentrog
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09.2006
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