Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung in Seniorenwohnanlage

Ein Altenwohnzentrum in Emden bekam bei der Sanierung gleich zwei Blockheizkraftwerke.

Innovativen Konzepten gegenüber zeigt sich die Arbeiterwohlfahrt (AWO) Bezirksverband Weser-Ems e.V. außerordentlich aufgeschlossen. Das gilt nicht nur in der stationären Pflege, wo man beispielsweise über "Skype" die Videotelefonie der Bewohner mit Angehörigen ermöglicht. Im Zuge einer Modernisierung und Erweiterung des AWO Altenwohnzentrums Emden investierte man auch in hocheffiziente BHKW-Technik von RMB/Energie, um den Grundbedarf an Wärme und Strom aus eigener Produktion zu decken – und das sogar gleich zwei Mal.

Der Einsatz moderner Blockheizkraftwerke (BHKW) zur kombinierten Wärme- und Stromerzeugung ist immer dann besonders rentierlich, wenn Gebäude einen hohen Grundbedarf an Wärme aufweisen. Typischerweise ist dies auch bei Seniorenwohnanlagen der Fall, da die Bewohner häufig rund um die Uhr im Hause sind und ein höheres Raumlufttemperaturniveau wünschen. Die konventionelle Wärmeerzeugung mit Gas- oder Ölheiztechnik sowie ein kontinuierlicher Stromverbrauch tragen in solchen Einrichtungen meist zu relativ hohen Grundkosten für die Wärmeerzeugung bzw. Energiebereitstellung bei. Besonders der Stromverbrauch ist bei Liegenschaften dieser Art im Vergleich zu reinen Wohngebäuden hoch. Voruntersuchungen für den Einsatz eines BHKW haben gezeigt, dass Amortisationszeiten von drei Jahren aufgrund der Kosteneinsparungen im Strombezug möglich sind.

Die ersten Überlegungen, die Liegenschaft des AWO Altenwohnzentrums Emden mit einem BHKW des Herstellers RMB/Energie auszustatten, begannen im Jahr 2012/2013. Ursächlich für das Vorhaben war die Planung für einen Neubau zum betreuten Wohnen mit 23 Wohneinheiten, dessen Bau für 2014 angesetzt war. Darüber hinaus sollten ein Jahr später eine ebenfalls neu gebaute Tagespflegeeinrichtung sowie elf sanierte Bungalows aus dem bisherigen Gebäudebestand über ein Nahwärmenetz auf dem Gelände mit eingebunden werden.

Man hat sich daher für eine eigene Heizzentrale mit einem BHKW "neoTower Premium M" (elektr. Leistung: 11 kW) entschieden. Die Spitzenlast beim Wärmebedarf wird durch einen kompakten Gas-Brennwertkessel abgedeckt.

BHKW plus Nahwärmenetz

Für das BHKW des Herstellers RMB/Energie aus dem benachbarten Saterland sprachen vor allem die technischen Details. Anlagenplaner und Energieberater Volker Schwarting ist vom umfassenden Anlagenmonitoring durch den Hersteller begeistert. Die Steuerung bietet zusätzlich einen Fernzugriff mit der Möglichkeit der Kontrolle über eine Visualisierung. Sämtliche Daten der Steuerungsein- und -ausgänge werden gespeichert und können im Monitoring für einen beliebigen Zeitraum grafisch dargestellt werden. Hiermit können die einzelnen Komponenten optimal aufeinander abgestimmt werden.

Schwarting erklärt: "Mögliche Anlagenstörungen oder nicht optimale Betriebszustände laufen datenmäßig nicht nur bei mir, sondern auch bei den Spezialisten im Werk bei RMB/Energie auf, die entweder per Fernzugriff Korrekturen vornehmen oder mir konkrete Lösungsvorschläge unterbreiten können. Gerade bei der Einregulierung der Anlage in der Anfangsphase waren Probleme oft schon behoben, bevor ich darauf reagieren konnte."

Technisch konnte der "neoTower Premium M" mit seinem hohen Gesamtwirkungsgrad von 105,5 Prozent (elektr.: 32,0 Prozent; therm.: 73,5 Prozent) und seiner geringen Geräuschemission von nur 50 dB(A) überzeugen. Für einen wirtschaftlichen Betrieb sorgt die Leistungsmodulation zwischen 7,5 und 11,0 kW (elektr.) sowie 20,6 bis 25,3 kW (therm.), welche immer optimal auf die jeweilige Anforderungssituation reagiert.

Auch das lange Wartungsintervall von 8.500 Betriebsstunden, welches aus der besonders niedrigen Konstantdrehzahl des robusten Toyota-Vierzylinder-Motors resultiert, führt zu niedrigen Unterhaltskosten und wirkt sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage aus.

KWK in der Sanierung

2015 begann dann auch die Planung zur Erneuerung der Heizzentrale des AWO Altenwohnzentrums aus dem Baujahr 1970, in dem 130 Bewohner leben. Hier waren neben zwei Niedertemperatur-Gasheizkesseln mit je ca. 600 kW Heizleistung auch die Warmwasserbereitung und die Regelung in die Jahre gekommen. Ein wirtschaftlicher Betrieb und auch die nötige Ausfallsicherheit waren nicht mehr gegeben.

Als Grundlast-Energieerzeuger wurde hier das modulierende BHKW "neo-Tower Premium M+", mit maximal 30 kW elektrischer Leistung, eingebaut. Das BHKW wird wärmegeführt mit Stromoptimierung betrieben. Mit dieser Betriebsweise läuft das BHKW fast rund um die Uhr über 8.500 Stunden im Jahr. Der kontinuierliche Strombedarf im Gebäude sorgt hier, nach Angaben des Betreibers, für eine schnelle Amortisation der Investition von etwa drei Jahren.

Wie bei der Wahl des "kleinen Bruders" im Neubau sprachen auch hier die überzeugenden technischen Daten für das "neoTower"-BHKW – vor allem die breite Leistungsmodulation zwischen 15,0 und 30,0 kW (elektr.) und 40,9 bis 63,1 kW (therm.). Der "neoTower Premium M+" ist mit einem robusten Vierzylinder-Gasmotor von Yanmar ausgestattet, der Konzernmutter des norddeutschen Herstellers RMB/Energie. Auch hier ist durch die Betriebsweise ein langes Wartungsintervall von 8.000 Betriebsstunden gegeben.

Fast 90 Prozent des vom BHKW erzeugten Stroms wird im Altenwohnzentrum selbst verbraucht, ansonsten findet eine Überschusseinspeisung in das Netz der SWE (Stadtwerke Emden) statt. Die gleichzeitig vom BHKW erzeugte Wärme wird zu 100 Prozent in der Liegenschaft verbraucht.

Die Wärmeverteilung im Gebäude erfolgt größtenteils über Heizkörper. Bei der Modernisierung der Heizzentrale wurde einer der beiden in die Jahre gekommenen Gaskessel durch einen modernen, modulierenden Gas-Brennwertkessel "SGB 260" von Brötje ersetzt.

Ein verbliebener Buderus-Kessel fungiert als Reserve für die sehr kalten Tage. Das BHKW liefert die Wärme in einen neu installierten Pufferspeicher, um den Wärmebedarf vom Strombedarf zu entkoppeln und das Takten des BHKWs zu reduzieren. Durch die neue Heizungsanlagen-Steuerung werden die beiden Kessel sowie die angeschlossenen Heizkreise optimal nach Bedarf und Außentemperatur geregelt.

Fazit

Der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung bzw. BHKW-Technik erwies sich beim AWO Altenwohnzentrum in Emden unter anderem wegen des hohen kontinuierlichen Strom- und Wärmebedarfs als besonders sinnvoll. Entscheidend für die Amortisation der beiden eingesetzten BHKW war eine optimale Anlagendimensionierung. Das eng gestufte Angebotsspektrum der "neoTower"-BHKW im Leistungsbereich bis 50 kW (elektr.) ermöglichte hier eine maßgeschneiderte Lösung.