Innovationen

Machbarkeitsstudie "Energieeffizientes Industriegebiet Erfurter Kreuz"

In einem Industriegebiet wie das "Erfurter Kreuz" gibt es auf relativ engem Raum Unternehmen, die sich in Höhe und Struktur ihres Energiebedarfes sehr stark unterscheiden. Bei der ein oder anderen Produktion fallen zusätzlich Reststoffe an, die entsorgt werden müssen. Aus dieser Grundsituation heraus enstanden die folgenden Fragen: Inwieweit eröffnet eine firmenübergreifende energetische Betrachtung mehrerer Unternehmen größere nutzbare Potentiale bei der Steigerung der Energieeffizienz? Kann man damit den ökologischen Fußabdruck maßgeblich verkleinern?

In mehreren Vorstudien wurden dafür Technologien bewertet. In der nun aktuellen Machbarkeitstudie "Energieeffizientes Industriegebiet Erfurter Kreuz" wurde die technische Machbarkeit konkretisiert und mit wirtschaftlichen Gesichtspunkten verknüpft.

  • Grundlage

    Die Steigerung der Energieeffizienz wird in den letzten Jahren zunehmend wichtig. Insbesondere seitens der Unternehmen, die durch eine effiziente Nutzung zum Einsatz kommender Energieträger eine Reduzierung der Energiebezugskosten erreichen wollen und dadurch ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern möchten. Zusätzlich sind Unternehmen in Abhängigkeit der Unternehmensgröße verpflichtet, entweder ein Energiemanagementsystem (nach DIN EN 50001) einzuführen und zu betreiben oder ein Energieaudit (nach DIN EN 16247) durchzuführen. Im Rahmen eines solchen Systems werden durch die Unternehmen „Energieziele“ definiert. Ein solches Ziel kann z.B. die Reduzierung des spezifischen Verbrauchs eines Energieträgers (Strom, Erdgas, etc.) sein oder auch die Minderung energiebedingter CO2-Emissionen. Für die Erreichung der Ziele gibt es keine Vorgaben und die Maßnahmen dazu sind so vielfältig wie die einzelnen Unternehmen. Eine sinnvolle firmenübergreifende Vernetzung der unterschiedlichen Bedarfe mit vor Ort anfallenden energetisch verwertbaren Abfallstoffen kann zur Verbesserung der Gesamtbilanz beitragen.

    Auf der politischen Ebene spielen Unternehmen eine immer stärkere Rolle bei der Erreichung der klima- und energiepolitischen Ziele im europäischen und nationalen Rahmen. Die Ziele umfassen insbesondere die Reduzierung des Ausstoßes energiebedingter, klimarelevanter Treibhausgase. Weiterhin stellt die Steigerung der Energieeffizienz eine wichtige Säule der Energiewende dar und unterstützt neben dem Ausbau Erneuerbarer Energien den Ausstieg aus der Atomenergie und reduziert die Abhängigkeit von Energieimporten.

  • Machbarkeitsuntersuchung

    Ausgehend von den konzeptionellen Untersuchungen für ein energieeffizientes Industriegebiet Erfurter Kreuz, wurde im Rahmen der Machbarkeitsuntersuchung die Variante eines holzgasbetriebenen BHKWs mit Kälteauskopplung zur thermischen und anteilig elektrischen Versorgung von mehreren Unternehmen untersucht. Die Bearbeitung der Machbarkeitsuntersuchung erfolgte durch das Fraunhofer IOSB-AST mit Sitz in Ilmenau.

    Den ersten Schritt zur Bearbeitung der Untersuchung stellte die Bestandsaufnahme dar. Hierbei erfolgte die Erfassung der energieverbrauchsrelevanten Daten von vier am Projekt beteiligten Unternehmen. Zusammen mit den im Rahmen der Konzeptentwicklung erhobenen Daten, wurde die energetische Entwicklung der am Projekt beteiligten Unternehmen über die vergangenen Jahre untersucht. Unter Verwendung der historischen Daten und Rücksprachen mit den Unternehmen erfolgte eine Abschätzung bezüglich der zukünftigen zu erwartenden energetischen Entwicklung der einzelnen Unternehmen sowie im betrachteten firmenübergreifenden Bilanzraum. Im Anschluss an die Betrachtung der regulatorischen Rahmenbedingungen wurde die technische Machbarkeit untersucht. Hierfür wurden die bei der Bestandsaufnahme ermittelten Daten analysiert und die Erweiterungsfähigkeit des Systems untersucht. Bei der Untersuchung der Erweiterbarkeit wurde einerseits die nähere Umgebung im Industriegebiet betrachtet, um weitere, lokal ansässige Unternehmen, die das System durch ihre Energieverbrauchscharakteristik sinnvoll ergänzen könnten zu identifizieren. Auf der anderen Seite wurde die technische Erweiterbarkeit der Systeme zur Energiebereitstellung und -verteilung untersucht. Des Weiteren erfolgte die Ermittlung von geeigneten Standorten zur Installation der benötigten Anlagentechnik. Im Anschluss wurden Anlagenhersteller und Systemanbieter identifiziert, die eine zur Umsetzung des Konzeptes erforderliche Anlagentechnik im Portfolio haben.

    Darauf aufbauend wurde die Modellierung und Simulation des Gesamtsystems durchgeführt. Anschließend wurden die auf diesem Weg ermittelten Energieströme dargestellt und analysiert. Die Energieströme dienen gleichzeitig als Eingangsgröße zur Untersuchung der ökologischen Auswirkungen infolge einer Umsetzung des Konzeptes. Abschließend wurde die ökonomische Machbarkeit untersucht.

  • Zwischenbilanz

    Das betrachtet Konzept zur lokalen Nutzbarmachung des Rest- bzw. Abfallholzes mit einem holz- gasbetriebenen Schwachgas-BHKW in Verbindung mit dem Aufbau eines Wärmenetzes ist technisch realisierbar. Alle hierfür erforderlichen Komponenten sind am Markt verfügbar.

    Leider gestaltet sich die für eine Umsetzung erforderliche Investition als wirtschaftlich nicht tragfähig. Dennoch sollte der Aufbau einer lokalen, nachhaltigen und CO2-armen Energieversorgung weiterverfolgt werden. Auf der Seite der Investition in die Anlagentechnik hat der holzbetriebene Spitzenlastkessel, der gleichzeitig als Redundanz zur Absicherung der Wärmeversorgung dient, einen signifikanten Anteil an der Gesamtinvestition. Eine Überlegung, den Kostenanteil des Spitzenlastkessels zu verringern, stellt der Wechsel des Energieträgers zum Betrieb des Kessels dar. Aufgrund der im Industriegebiet vorhandenen Infrastruktur bietet sich hierfür Erdgas an. Erdgasbetriebene Wärmeerzeuger sind im Vergleich zu holzbetriebenen Wärmeerzeugern weniger investitionsintensiv und könnten dadurch die Wirtschaftlichkeit des Systems verbessern.

    Neben dem holzbetriebenen Spitzenlastkessel hat der Aufbau des Wärmenetzes einen nennenswerten Anteil an der Investition.

    Eine weitere Erwägung, die Wirtschaftlichkeit des Konzeptes zu verbessern, ist mit einer kleineren Keimzelle zum Aufbau einer lokalen Energieinfrastruktur zu beginnen und dabei mit den wirtschaftlichsten Komponenten zu beginnen.

    Das Ergebnis ist natürlich auch auf andere, noch nicht in der primären Studie betrachteten Unternehmen im Industriegebiet Erfurter Kreuz anwendbar. Die Grundlagen der Energiebereitstellung aus Holzabfällen können auch in die Energiekonzepte anderer Industriegebiete einfließen.