Energiesystem der Zukunft Stadtwerke Flensburg

Vier Phasen zur Klimaneutralität 2035

Die Umstellung zur Klimaneutralität bis 2035 erfolgt in vier Phasen.

Vier Phasen zur Klimaneutralität - alle technischen Maßnahmen für den Umbau des Flensburger Heizkraftwerks zur klimaneutralen Wärmeerzeugung

Der Trafo-Plan setzt sich aus vier technischen Maßnahmenpakten zusammen, die bis zum Jahr 2039 umgesetzt werden. Die regulären Erzeugungsanlagen der Stadtwerke werden bis 2035 grün. Die Reserveanlagen werden anschließend dekarbonisiert.

Stadtwerke Flensburg – Energiesystem der Zukunft

Kohleausstieg nahezu komplett

Die Stadtwerke Flensburg haben mit den erdgasbetriebenen Gas- und Dampfturbinenanlagen (GuD) Kessel 12 und Kessel 13 bereits vier von fünf Kohlekesseln außer Betrieb genommen und rund 250 Millionen Euro investiert. Damit reduzieren sie die CO₂-Emissionen um rund 40 Prozent bei gleicher Erzeugungsmenge. Weiterer Vorteil ist, dass die beiden GuD-Anlagen wesentlich flexibler auf Marktschwankungen reagieren können. Sie sind in der Lage, die regenerative Stromerzeugung flexibel zu ergänzen und schnell Strom zu liefern, wenn Dunkelflaute (kein Wind, keine Sonne) herrscht.

Erzeugungsanlagen der Stadtwerke Flensburg heute

Phase 1 der Transformation

2024 – 2027 Erzeugung und Fernwärmenetz

In der ersten Phase des Transformationsplans werden von 2024 bis 2027 Maßnahmen an den Erzeugungsanlagen und im Fernwärmenetz durchgeführt.

Ein zweiter Elektrodenkessel ging 2024 in Betrieb und produziert wie ein Tauchsieder heißes Wasser aus regenerativem Strom. Parallel zum zweiten Elektrodenheizkessel wurde ein zweiter Wärmespeicher mit rund 28 Millionen Liter Wasservolumen installiert. Das heiße Wasser wird im Wärmespeicher „zwischengelagert“ und in das Fernwärmenetz eingespeist, wenn es benötigt wird. So können Verbrauchsspitzen abgefedert und die Anlagen kontinuierlicher und effektiver gefahren werden.

Ein erster Elektrodenheizkessel ging 2013 in Betrieb. Bereits Mitte der 1980er-Jahre betrieben die Stadtwerke einen 29 Millionen Liter fassenden ersten großen Wärmespeicher.

Schema der Erzeugungsanlagen - 1. Phase

Großwärmepumpe Fördewasser

Am 15. Januar 2025 haben die Stadtwerke Flensburg und Johnson Controls den Vertrag für die Lieferung einer ersten Großwärmepumpenanlage für das Flensburger Heizkraftwerk unterzeichnet. Die Anlage verfügt über eine thermische Gesamtleistung von 60 Megawatt. Für 2027 ist die Inbetriebnahme geplant. Sie nutzt Flensburger Fördewasser und Strom aus erneuerbarer Energie, um klimaneutral Wärme zu erzeugen. Prinzip Kühlschrank, nur umgekehrt: Die Stadtwerke entnehmen dem Fördewasser 3-4 °C, geben Strom aus erneuerbaren Energien dazu und erhalten im Ergebnis Fernwärmewasser mit 85°-95° C. Weitere Informationen gibt es in der Pressemeldung.

Funktionsprinzip einer Wärmepumpe – aus Fördewasser und Strom aus erneuerbaren Energien wird klimaneutrale Fernwärme

Wärmepumpe „Hafen Ost“

Neben den zentralen Wärmepumpen im Flensburger Heizkraftwerk ist eine dezentrale Wärmepumpe mit 1,5 Megawatt Leistung am Flensburger Klärwerk zur Versorgung des neu zu errichtenden Quartiers „Hafen Ost“ auf der Hafenostseite vorgesehen. Zusätzlich wird ein Niedertemperatur-Netz gebaut. Als Wärmequelle der Wärmepumpe dient das Abwasser des Klärwerks.

Solarthermie 1

Eine erste Solarthermie-Anlage könnte am Rand des Flensburger Stadtteils „Gartenstadt“ entstehen. Die dort erzeugte Wärme wird in das Fernwärmenetz eingespeist, um insbesondere den Bedarf im Sommer abzudecken, welcher in den Monaten von ca. Mai bis September hauptsächlich durch den Warmwasserbedarf der Haushalte bestimmt wird. In dieser Zeit mit vergleichsweise geringem Wärmebedarf kann allein aus der Sonnenstrahlung ein Großteil der benötigten Wärme gedeckt werden.

Fernwärmenetz 1 – Bauen für das Klima

Auch das Fernwärmenetz muss erneuert und optimiert werden. Die Großwärmepumpen und alle weiteren Anlagen werden im Schnitt niedrigere Temperaturen (rund 95° C) als heute liefern, da weniger Anlagen für hohe Temperaturen zur Verfügung stehen. Heißt: Das Fernwärmewasser kommt mit niedrigeren Temperaturen zu den Haushalten. Da in Flensburg aber keiner frieren soll, muss die Fernwärme-Wassermenge erhöht werden, damit die gleiche Wärmemenge ins Haus kommt. Für diese höhere Wasserflussmenge sind einige Fernwärme-Leitungen nicht ausgelegt und müssen erneuert werden. Dies berücksichtigen die SWFL bereits bei aktuellen Erneuerungen, zusätzliche Bautätigkeiten sind aber notwendig.

Im Fernwärmenetz ist geplant:

Vergrößerung und Erneuerung der Dimensionen verschiedener Netzabschnitte
Anpassung der Pumpstationen auf höhere Volumenströme
energetische Sanierung einiger Pumpstationen
Reduzierung der Rücklauftemperaturen an den Kundenanlagen
Steigerung der Auskühlung an den Sekundärnetzstationen durch Wartung und Austausch von Wärmetauschern
Digitalisierung der Steuerung des Fernwärmesystems
Einbau fernauslesbarer Fernwärmezähler
Automatisierung von Prüfungs- und Optimierungsvorgängen

Phase 2 der Transformation

2027 – 2031 Erzeugung und Netz

Auch in der zweiten Phase stehen die Erzeugungsanlagen und das Fernwärmenetz im Mittelpunkt der Aktivitäten.

Erzeugungsanlagen der Stadtwerke Flensburg in Phase 2 bzw. nach Abschluss der Phase 1 der Transformation

Großwärmepumpe Fördewasser 2

Die zweite Fördewasser-Großwärmepumpe (GWP) hat wie die erste eine thermische Leistung von rund 60 MW. Die aus dem ersten Bauabschnitt gewonnenen Erkenntnisse und Verbesserungsmöglichkeiten werden in die Optimierung der zweiten Fördewasser-GWP einfließen.

Wärmepumpe Klärwerk 2

Neben der zweiten Großwärmepumpe wird auch die Erweiterung der Wärmepumpenkapazität am Flensburger Klärwerk mit einer weiteren Wärmepumpe geplant. Der Klärwerkstandort eignet sich aufgrund des Wärmepotenzials im Reinwasser-Ablauf der Kläranlage ideal für die Installation einer weiteren Wärmepumpe.

Solarthermie 2

Eine zweite, dezentrale Solarthermieanlage ist vorgesehen. Der Standort muss noch bestimmt werden. Genau wie bei der ersten Solarthermieanlage ist auch hier vorgesehen, diese Anlage zur Deckung des Wärme-/Heißwasserbedarfs im Sommer einzusetzen.

Wasserstoff-Beimischung

Die beiden GuD-Anlagen K12 und K13 sollen durch den sukzessiv steigenden Anteil von Wasserstoff (H₂) CO₂-neutral betrieben werden. Zunächst ist eine Beimischung von max. 15 Volumenprozent Wasserstoff vorgesehen.

Der Wasserstoff kann über eine bestehende Gasübergabestation bezogen werden, über die die Stadtwerke bereits Erdgas erhalten. Es ist geplant, eine Leitung auf den Transport von H₂ umzustellen. Zusätzlich ist die Anbindung der Wasserstoff-Transportleitung an Dänemark vorgesehen.

Fernwärmenetz 2

Die Anpassung des Fernwärmenetzes wird fortgesetzt. Der Volumenstrom, also die Menge des heißen Fernwärmewassers, wird erhöht und die maximale Vorlauftemperatur auf 115 °C gesenkt. Auf diese Weise wird der Anteil der benötigten Wärmemenge mit einer Temperatur von mehr als 95 °C auf rund 1 Prozent Jahr reduziert.

Dazu ist Folgendes notwendig:

Vergrößerung und Ertüchtigung der Dimensionen verschiedener Netzabschnitte
Ertüchtigung der Pumpstation in der Fernwärmeleitung ins dänische Padborg
Ertüchtigung der Fernwärmeleitung im zentralen Heizkraftwerk auf höhere Durchflussmengen durch Verstärkungs- und Umbaumaßnahmen
Fortsetzung der Steigerung der Auskühlung an den Sekundärnetzstationen

Phase 3 der Transformation

2031 – 2035 Erzeugung

Der Fokus liegt in dieser Phase auf den Erzeugungsanlagen und der Produktion der verbliebenen Wärme mit Temperaturen über 95 °C.

Erzeugungsanlagen der Stadtwerke Flensburg in Phase 3

Biomassekessel

Ein mit Altholz befeuerter Biomassekessel könnte hohe Temperaturen ab 95 °C liefern und damit den höheren Wärmebedarf in sehr kalten Jahren decken. Der Biomassekessel kann zusätzlich zur Erhöhung der Versorgungssicherheit in den Zeiten beitragen, in denen die Temperatur des Fördewassers unter 4 °C fällt. Aus heutiger Sicht wäre dann ein Betrieb der Großwärmepumpen nicht mehr möglich.

Hochtemperatur-Großwärmepumpe

Die Hochtemperatur-Wärmepumpe ist eine Alternative zum Biomassekessel, um als Booster hohe Vorlauftemperaturen über 95 °C zu erzeugen. Diese Technologie befindet sich heute aber noch in der Entwicklungsphase. Die Stadtwerke prüfen darum immer wieder die Einsatzmöglichkeit. Als Wärmequelle würde ebenfalls das Fördewasser der Flensburger Förde genutzt werden.

Verbrennung 100 Prozent Wasserstoff

Sofern ausreichend Wasserstoff aus Deutschland und Dänemark zur Verfügung steht, könnten in der dritten Phase 100 Prozent Wasserstoff in den bestehenden GuD-Anlagen K12 und K13 eingesetzt werden. Der Brennstoff kann dabei weiterhin über die existierende Gasübergabestation in Ellund bezogen werden. Die Umrüstung der Gasturbinenanlagen auf 100 % Wasserstoff-Betrieb ist grundsätzlich möglich.

Wärmespeicher 3

Zusätzlich zu den reinen Erzeugungsanlagen ist in der dritten Phase ein dritter Wärmespeicher analog zu den beiden Wärmespeicher I und II vorgesehen, die zusammen fast 60 Millionen Liter heißes Wasser speichern können. Da es am zentralen Heizkraftwerk für einen weiteren Wärmespeicher zu eng wird, kommt dafür ein dezentraler Standort zum Beispiel am Reserveheizwerk Süd infrage.

Mit Abschluss der dritten Phase bis zum Jahr 2035 ist die Flensburger Wärmeversorgung aus dem Heizkraftwerk vollständig dekarbonisiert.

Erzeugungsanlage	Thermische Leistung	Brennstoff
GWP 1	60 MW_th	Strom
GWP 2	60 MW_th	Strom
Biomassekessel/HT-GWP	70 MW_th	Altholz bzw. Restholz, Strom
Kessel 12 (K12)	42 MW_th	Wasserstoff
Kessel 13 (K13)	46 MW_th	Wasserstoff
Elektrodenheizkessel 1 (EHK 1)	30 MW_th	Strom
Elektrodenheizkessel 2 (EHK 2)	40 MW_th	Strom
Summe Betriebsleistung HKW	348 MW_th	-
RHW Nord	80 MW_th	Heizöl
RHW Engelsby	80 MW_th	Heizöl
RHW Süd (EHK)	10 MW_th	Strom
RHW Glücksburg	30 MW_th	Heizöl
Summe Reserveleistung	200 MW_th	-

Übersicht Erzeugungsanlagen nach der 3. Phase

Ab 2035

Phase 4 der Transformation

Die vierte Phase der Transformation wird nach Erreichen der Treibhausgasneutralität umgesetzt. Dann erfolgt die Umstellung der Reserveheizwerke (RHW) auf einen CO₂-neutralen Betrieb. Für die Versorgungssicherheit des Fernwärmenetzes Flensburg muss der mögliche Ausfall der größten Erzeugungsanlage mit Reserveanlagen kompensiert werden. Aus diesem Grund sind auch die RHW zu dekarbonisieren.

Nach Abschluss der vierten Phase ist die Dekarbonisierung der Fernwärme der SWFL in allen Anlagen der Stadtwerke Flensburg abgeschlossen.