Fernwärmespeicher drehzahlgeregelt entladen

Als ein Vorzeigeobjekt gilt der Fernwärmespeicher am Standort Süd-Ost der Stadwerke Leipzig. Das Unternehmen gehört mit der Anlage zu den ersten großen Stadtwerken, die in diese Zukunftstechnologie und damit in die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit ihrer Fernwärme investiert haben. In dem Neubau hat Xylem zwei Entladepumpen für das Fernwärmenetz konstruiert und installiert. Die Maßanfertigung reiht sich ein in eine lange Liste von Projekten, die Xylem in jüngster Zeit erfolgreich realisiert hat, unter anderem in Bonn und Potsdam, Neumünster und Frankfurt.

Die Wärmespeicheranlage in Leipzig setzt sich zusammen aus neun baugleichen Behältern mit einem Gesamtvolumen von 3.000 m³. Diese arbeitet mit Pzul von 18,0 bar und Tzul von 140°C als Hochdruckspeicher. Sie besteht aus drei parallelen Speicherstraßen, wobei jede Straße aus drei in Reihe geschalteten und baugleichen Speicherbehältern besteht. Die maximale Wärmekapazität liegt laut Alexander Jahr von der Stadtwerke Leipzig GmbH bei 225 MWh (DT = 65 Kelvin). Die Anlage ist direkt mit dem Fernwärmenetz der Stadt verbunden, die Schnittstelle bilden zwei Entladepumpen von Xylem. Sie regeln die Übergabe des gespeicherten Warmwassers ins Netz. Die Be- und Entlademenge schwankt zwischen 100 m³/h und 900 m³/h. Das entspricht einer Be- und Entladeleistung von 4 MW bis 68 MW. Die Beladung des Wärmespeichers erfolgt über den Vorlaufdruck, die Entladepumpen werden über eine separate Beladeleitung einfach umfahren.

„Die Entladepumpen haben nur die Aufgabe, bei der Entladung der Wärmespeicheranlage die jeweilige Wassermenge bzw. Wärmemenge mit dem entsprechen Druck in den Vorlauf des Fernwärmenetzes der Stadtwerke Leipzig zu transportieren“, sagt Alexander Jahr. Die Pumpenbaugruppe im Pumpenhaus ist zwischen den Wärmebehältern der Wärmespeicheranlage und der Rücklaufseite des Fernwärmenetzes in das Gesamtsystem eingebunden. Es handelt sich um zwei dreistufige Entladepumpen des Typs Lowara Vogel P204 mit frequenzmoduliertem Antrieb. Saugseitig sind sie über den Rücklaufsammler mit dem Rücklauf des Fernwärmenetzes verbunden. Zur Rückhaltung von mechanischen Verunreinigungen des Netzwassers wurden Saugsiebe vorgeschaltet. Die horizontalen, mehrstufigen Gliedergehäusepumpen verfügen über geschlossen-radiale Kanallaufräder.

Alles aus einer Hand

Als Kennzahlen für jede Entladepumpe nennt Xylem eine Fördermenge von 623,7 m³ /h und eine Förderhöhe von 176,4 m. Angetrieben werden sie jeweils von einem 500-kW-Motor, der Wirkungsgrad liegt bei 82%. Frequenzumformer versetzen die leistungsgeregelten Pumpen in die Lage, ihre Drehzahl immer den aktuellen Betriebsbedingungen anzupassen. Je nach Anforderung regelt sich jede Pumpe immer in den optimalen Betriebspunkt hinein. So ist zum Beispiel schon ein Sanftanlauf möglich, statt direkt mit der Wucht der vollen Drehzahl ins Netz zu gehen. Das unterbindet zum Beispiel Wasserschläge im System. Xylem ist bei diesem Projekt der „Baugruppe Entladepumpen“ als Komplettanbieter aufgetreten.

Über die Planung der Pumpentechnik hinaus gab es ein ausführliches Leistungs- und Lieferkonzept, das zum Beispiel auch Instrumente für Druck und Temperatur beinhaltete. Ebenso Rückschlagventile, Rahmen und Verkabelungen. Dazu gehörte zur weiteren Dienstleistung neben der Montage auch die Inbetriebsetzung, etwa die Ausrichtung von Motoren zu Pumpen. Das hatte auch die Stadtwerke Leipzig überzeugt, sagt Alexander Jahr: „Im Rahmen der Ausschreibung mit anschließenden Verhandlungen hat die Xylem Water Solutions Deutschland GmbH das technisch und wirtschaftlich beste Angebot über den angefragten Liefer- und Leistungsumfang abgegeben und somit den Zuschlag erhalten.“ Xylem stellt seine komplette Kompetenz zur Pumpentechnik in modularer Paketlösung zur Verfügung. Ganz wichtig zudem: Jeder Kunde erhält genau einen Ansprechpartner, der die Abwicklung des Projekts betreut. Egal, welche Größen und Anforderungen bis ins Detail zu planen und umzusetzen sind. So macht man sich einen Namen.

Zusatzinformation:

Hintergrund Wärmespeicher

Fernwärmespeicher sind zumeist drucklose, mit Wasser gefüllte Behälter, deren Zweck es ist den Wärmebedarf des Fernwärmenetzes auch bei geringerer Erzeugungsleistung der Fernheizwerke als der momentane Bedarf des Fernwärmenetzes zu decken. Fernwärmenetze liefern den Kunden die notwendige Wärme für Heizzwecke, Warmwasserbereitung und ggf. als Prozesswärme. Der Wärmebedarf bei Tag (etwa in der Zeit von 7 bis 20 Uhr) ist wesentlich höher als in der Nacht und insbesondere die Tagesverbrauchsspitze in der Zeit von 7 bis 9 Uhr ist manchmal fast dreimal so hoch wie die Leistungsabgabe in der Nacht. Entsprechend sollten sich zum Beispiel auch Entladepumpen den wechselnden Betriebszuständen anpassen können. Xylem hat dazu das Know-how gebündelt und steht Kommunen und Betreibern von Fernwärmenetzen gerne beratend zur Seite.