Das Fernwärmenetz
Als kommunales Stadtwerk ist es unser Anspruch, unsere Kunden jederzeit zuverlässig mit Strom, Fernwärme und Trinkwasser zu versorgen. Neben der Erzeugung müssen auch die Transportnetze bis zu jedem Haushalt und zu jedem Kunden diesen Anspruch erfüllen. In unserer Serie „Wie funktionieren die Netze aus technischer Sicht?“ erklären wir heute das Fernwärmenetz.
Vom Heizkraftwerk zum Hausanschluss
Unser Fernwärmenetz besteht seit 1969 und besitzt im deutschlandweiten Vergleich den höchsten Marktanteil. Rund 98 Prozent der Flensburger Haushalte sind an unser Fernwärmenetz angeschlossen.
Unter Fernwärme versteht man die Versorgung von Gebäuden mit thermischer Energie zur Bereitstellung von Warmwasser sowie Heizenergie. Das Fernwärmenetz verläuft hierbei vom Heizkraftwerk, wo die Energie erzeugt wird, bis zu jedem Haus. In Flensburg liegen die Fernwärmerohre überwiegend unter der Erde.
Zur Vermeidung von Wärmeverlusten sind die Rohrleitungen isoliert. Aufbereitetes Wasser dient als Transportmedium für die Wärme. Es fließt dabei in der Vorlaufleitung mit einer hohen Temperatur zum Kunden und gibt dort die Energie an die Kundenanlage ab. Dadurch kühlt das Fernwärmewasser aus und wird über die Rücklaufleitungen zum Kraftwerk zurückgeführt. Eine Fernwärmetrasse besteht somit immer aus zwei Rohrleitungssystemen: dem Vorlauf und dem Rücklauf.
Abb. 1: Die letzten Meter zum Kunden: Fernwärmerohre, Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH
Energieproduktion in Kraft-Wärme-Kopplung: Ein echter Vorteil für die Umwelt
Die Energie für unsere Fernwärme produzieren wir im Flensburger Heizkraftwerk nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung: Aus einem Brennstoff freigesetzte Wärme wird zur Stromerzeugung genutzt. Die entstehende Abwärme geben wir dabei nicht einfach an die Umgebung ab, sondern speisen sie in das Fernwärmenetz ein. Dadurch ergibt sich ein höherer Nutzungsgrad. Das bedeutet, dass wir mit derselben Menge Brennstoff mehr nutzbare Energie erzeugen. Bei den Stadtwerken Flensburg erreichen wir mit unserer modernen Gas- und Dampfturbinenanlage (GuD), Kessel 12 einen Wirkungsgrad von rund 95 %. Es geht also nur ein sehr kleiner Anteil der im Brennstoff enthaltenen Energie ungenutzt verloren.
Die Kraft-Wärme-Kopplung ist ein umweltschonendes Verfahren, das Energie optimal ausnutzt und Schadstoffe- und CO2-Ausstoß auf ein Minimum reduziert.
Abb. 2: Bei der Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung waren die Stadtwerke Flensburg bundesweit Vorreiter, Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH
Wie kommt das Fernwärmewasser in die Haushalte?
Um eine Zirkulation des Fernwärmewassers zu erzeugen, setzen wir im Kraftwerk Umwälzpumpen ein, die im Vorlauf einen höheren Druck erzeugen als im Rücklauf. Diese Druckdifferenz lässt das Fernwärmewasser zwischen Abnahmestelle/Verbraucher und Heizkraftwerk zirkulieren.
Im Fernwärmenetz der Stadtwerke Flensburg liegen insgesamt über 700 km Trasse: Durch den Vor- und Rücklauf beträgt die Länge der Fernwärmerohre 1.400 km.
Beim Transport des Fernwärmewassers über solch lange Strecken oder aufgrund von Höhendifferenzen sind immer auch Druckverluste vorhanden. Um diese auszugleichen, gibt es neben den Pumpen im Heizkraftwerk auch im Netz verteilte Pumpenstationen. Sie sorgen dafür, dass auch der am weitesten entfernte Verbraucher ausreichend mit Fernheizwasser versorgt wird.
Abb. 3: Eine Pumpstation von innen., Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH
Wird es kalt, wenn das Heizkraftwerk ausfällt?
Versorgungssicherheit steht bei einem Fernwärmesystem immer an erster Stelle, so auch bei den Stadtwerken Flensburg. In unserem Versorgungsgebiet in Flensburg halten wir darum insgesamt vier Reserveheizwerke (RHW) bereit. Sie springen nur dann ein, wenn aufgrund einer Havarie oder einer Schaltmaßnahme die Versorgung aus dem Kraftwerk vorübergehend nicht gewährleistet werden kann. Eine Ausnahme bildet unser Reserveheizwerk-Nord, das wir an besonders kalten Tagen zusätzlich zur Spitzenlastabdeckung nutzen. Damit fangen wir Kapazitäten auf, die im Zuge des Neubaus unserer hochmodernen Gas- und Dampfturbinenanlagen (GuD), Kessel 13 und der damit einhergehenden Stilllegung mehrerer alter Kohlekessel reduzierter wurden.
Das Fernwärmeleitungsnetz und wie es entstand
Im Jahr 1970 war Baubeginn für die erste Flensburger Fernwärmeleitung vom Heizkraftwerk Richtung Westliche Höhe bis zur Rude. Damit konnten wir die ersten Mehrfamilienhäuser der großen Wohnungsbaugesellschaften effizient mit Wärme versorgen. Es kamen weitere kleinere Wohnbausiedlungen hinzu, sodass nach nur fünf Jahren bereits 50 Prozent aller Flensburger Haushalte an das Fernwärmenetz angeschlossen waren – heute sind es beachtliche 98 Prozent.
Über drei Hauptstränge, die 400er-, 500er- und 600er-Fernwärmeleitungen, werden die gesamte Stadt Flensburg, sowie die Nachbargemeinden Harrislee, Glücksburg, Wees, Tastrup und Padborg in Dänemark versorgt. Die Leitungen sind untereinander verschaltbar, sodass bei Havarien die Wärmeversorgung in den meisten Fällen für alle anderen, als den direkt betroffenen Leitungsabschnitt aufrechterhalten werden kann.
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Was versteht man unter einer 400er-, 500er – und 600er Fernwärmeleitung?
Die 400, 500 und 600 drücken den Durchmesser der jeweiligen Rohrleitung aus. Eine 400er Fernwärmeleitung hat demnach einen Durchmesser von 400 mm, eine 500er Leitung dann 500 mm usw.
Mit Hilfe eines Wärmeatlas kann ein Versorger bestimmen, welche Rohrstärke z.B. für die Durchleitung von Fernwärme benötigt wird. Ein Wärmeatlas stellt die Wärmeleistung eines Versorgungsgebietes dar, also das, was in diesem Gebiet verbraucht bzw. benötigt wird. Die Höhe dieser Wärmeleistung entscheidet dann darüber, ob der Versorger z.B. eine 400er-, 500er – oder 600er Leitung verlegt. Das heißt in unserem Beispiel: Je mehr Fernwärme in einem Gebiet verbraucht bzw. benötigt wird, desto größer muss der Durchmesser der Rohrleitungen im Transportnetz sein.
Das Leitungsnetz gliedert sich in Flensburg in ein Primär- und in knapp 100 Sekundärnetze, welche sich in Temperatur und Druck unterscheiden. Das Primärnetz betreiben wir als Transportnetz, die Sekundärnetze als Verteilnetze.
Auch in den Gemeinden Tarp und Langballig gibt es ein Fernwärmenetz. Diese betreiben die Stadtwerke Flensburg durch Blockheizkraftwerke.
Übergabestationen, Primär-und Sekundärnetz
Die Sekundärnetze sind über sogenannte Übergabestationen mit dem Primärnetz verbunden und beziehen ihre Energie hieraus. Dabei werden beide Netze über Wärmetauscher aufgrund der hohen Drücke des Primärnetzes voneinander getrennt.
Bei Wohngebäuden, die an ein Sekundärnetz angeschlossen sind, kann der Heizkreislauf direkt an die Stadtwerke-Leitung angeschlossen werden. Das heißt, dass das Wasser des Sekundärnetzes direkt in die Heizkörper fließt. Das ist jedoch nicht möglich bei einem Anschluss an das Primärnetz.
Durch die hohen Drücke im Primärnetz muss die Kundenanlage über Wärmetauscher vom Primärnetz getrennt werden. Die Heizungsanlagen der Kunden übernehmen dabei eine ähnliche Funktion wie die Fernwärmeübergabestationen zwischen Primär- und Sekundärnetz. Im Netz sind ca. 50 % der Kunden primär und 50 % sekundär angeschlossen.
Abb. 4: Das Innenleben einer Fernwärmeübergabestation, Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH
Über den Autoren
Thomas Räther
Geschäftsbereichsleiter Netze
Über den Autor
- Dipl. Ing. Maschinenbau an der TU Braunschweig
- seit 2013 Geschäftsbereichsleiter Netze Stadtwerke Flensburg
- davor in technischen Leitungs- und Führungsfunktionen in der Eisen- und Stahlindustrie
- über Betriebsingenieur zu Betriebsleiter von Walz- und Stahlwerken
- Projektmanagementkompetenz bei Großinvestitionsprojekten
- Optimierung und Restrukturierung von Prozesslandschaften
