Seit dem 10. Oktober 2017 versorgt die Firma FRIPA Papierfabrik Albert Friedrich KG das Schulzentrum Miltenberg über ein Nahwärmenetz mit Wärme. Dabei handelt es sich um ein innovatives Projekt aufgrund der nahtlosen, fairen und extrem nachhaltigen Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten, das auch in das pädagogische Konzept der Schulen eingebunden wird. Darüber hinaus besticht es durch seinen Beitrag zum Klimaschutz, wie im Folgenden aufgezeigt werden soll.
Foto mit den Projektpartnern in der Heizzentrale des Johannes-Butzbach-Gymnasiums: Joachim Fertig (Direktor Joachim-Butzbach-Gymnasium), Michael Schneider (Klimaschutzmanager), Silke Bundschuh (Direktorin Johannes-Hartung-Realschule), Andreas Wosnik (Kreisbaumeister), Jens Marco Scherf (Landrat) und Andreas Noack (Geschäftsführer FRIPA)
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Vorgeschichte des Projekts:
Von Norden her kommend stechen die Wasserdampfschwaden vor der schönen Stadtsilhouette von Miltenberg ins Auge. Am hochmodernen Produktionsstandort in Miltenberg produziert die FRIPA mit über 400 Beschäftigten an drei Papiermaschinen ganzjährig hochwertige Hygienepapiere. Dabei betreibt Sie eine eigene Kraft-Wärme-Kopplungsanlage mit einer Gasturbine, die mit einem hohen Wirkungsgrad den für die Papiertrocknung erforderlichen Dampf und zwei Drittel des Strombedarfs erzeugt. Bereits vor Umsetzung des Nahwärmeprojektes nutzte die FRIPA die im Trocknungsprozess entstehende Abwärme zur Beheizung der eigenen Gebäude, wobei ein deutlicher Wärmeüberschuss verblieb.
Erste Ideen zur Nutzung der Abwärme der FRIPA gab es daher bereits seit längerem. Die Initiative des Landkreises führte 2013 dazu, dass die FRIPA zusammen mit dem Landkreis und dem Ingenieurbüro CDM Smith eine Machbarkeitsstudie zur Nutzung der Abwärme-Potentiale in der FRIPA erstellte. Die Projektentwicklung wurde vom Landkreis finanziert. Schnell waren enorme Potentiale ersichtlich (bis zu 6.300 MWh/a).
Nach der Erstellung der Machbarkeitsstudie ging es darum, die organisatorische und praktische Umsetzbarkeit eines derart ambitionierten Projektes zu sichern. Dabei war schnell klar, dass der Landkreis die Rolle des Projektträgers und späteren Betreibers des Nahwärmenetzes wahrnehmen muss. Die nachhaltige Ausrichtung der beiden aktiven Vertragspartner erleichterte die Verhandlungsführung enorm. Im März 2016 konnten Landrat Jens Marco Scherf und der Geschäftsführer der FRIPA, Herr Andreas Noack, eine Projektvereinbarung unterzeichnen. Kerninhalte waren dabei, dass der Landkreis die Anlagen finanziert und betreibt und dafür bis zur Amortisation kostenfrei Wärme von der FRIPA bezieht. Nach Deckung der Investitionskosten bezieht der Landkreis die Wärme für den halben Preis dessen, was im Mittel bei einer Versorgung durch Gas anfallen würde.
Nach der Werkplanung durch das Ingenieursbüro Frecotec aus Klingenberg und der öffentlichen Vergabe der Planungs- und Bauleistungen erfolgte im Frühjahr 2017 der Baubeginn. Dank lokaler leistungsstarker Firmen, einer kompetenten Bauleitung und eines entscheidungsstarken Bauherren konnte ein reibungsloser Bauablauf gesichert werden. Die Umsetzung der Arbeiten erfolgte dabei durch die Firmen Claus Fecher GmbH aus Schneeberg für den Heizungsbau, die Michel Bau GmbH aus Klingenberg für den Tief- und Leitungsbau sowie RUF Gebäudetechnik GmbH aus Kleinheubach für die Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, wodurch die lokale Wertschöpfung angetrieben werden konnte. Die Kreisstadt Miltenberg war ebenfalls involviert, da eine beträchtliche Strecke des Leitungsnetzes über Flurstücke der Gemeinde und Straßen verläuft. Zeitgleich tauschte die FRIPA den Wärmetauscher in ihrer Produktion.
Funktionsweise des Nahwärmenetzes und technische Kennzahlen:
Das Nahwärmenetz besteht aus zwei separaten Kreisläufen. Im ersten Kreislauf zirkuliert das Wasser zwischen dem Wärmetauscher in der FRIPA, der Kesselanlage und dem Pufferspeicher. Über den zweiten Kreislauf werden die Wärmeübergabestationen in den Heizanlagen der drei angeschlossenen Schulen versorgt, wodurch die Systemtrennung zum Nahwärmenetz erfolgt. Die Pufferspeicheranlage dient zur Abdeckung der morgendlichen Anfahrspitzen. Insgesamt 15.000 Liter Wasser können zwischengespeichert werden, was einem Wärmeinhalt von ca. 350 kWh entspricht.
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Die Nahwärmeleitung von der FRIPA führt mit einer Länge von 660 m über Grund der FRIPA, der Stadt Miltenberg und Flächen des Landkreises zum Johannes-Butzbach-Gymnasium, in dem sich noch eine redundante Kesselanlage befindet. Eine zweite Nahwärmeleitung führt von dort zur Heinrich-Ernst-Stözner-Schule und zur Johannes-Hartung-Realschule. Parallel zu den Nahwärmeleitungen wurden Glasfaserkabel verlegt zur datentechnischen Kommunikation der Heizzentrale, Papiermaschine und den Verbrauchern. Somit kann mithilfe einer Softwarelösung die Nahwärmeversorgung gesteuert und geregelt sowie die Wärmelieferung im Rahmen des Energiemanagements ausgewertet werden.
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Die redundante Kesselanlage besteht aus zwei kaskadierend und modulierend gefahrenen Gaskesseln. Das heißt, dass die beiden Gaskessel parallel oder in Reihe verschaltet werden können. Dadurch kann der Leistungsbereich optimal an den Wärmebedarf angepasst werden: Bei hohem Bedarf werden beide Gaskessel eingeschaltet, bei niedrigem Verbrauch nur der Gaskessel mit der passenden Leistung – also entweder der Gas-Brennwertkessel mit einer Leistung von 185 kW oder der gasbetriebene Niedertemperaturkessel mit 850 kW. Dies sichert im Falle einer Unterdeckung aus dem Nahwärmenetz oder bei Ausfall der Papiermaschine die Wärmeversorgung des Schulzentrums. Die Papiermaschine selbst liefert eine Wärmeleistung von etwa 700 kW, wohingegen der Wärmebedarf an den Schulen sich auf rund 1.140 kW beläuft (260 kW Heinrich-Ernst-Stözner-Schule, 400 kW Johannes-Hartung-Realschule und 480 kW Johannes-Butzbach-Gymnasium).
Bisherige Erfahrungswerte (Stand 1. März 2018)
Seit Inbetriebnahme des Nahwärmenetzes am 10.10.2017 hat die FRIPA eine Wärmemenge von 944.000 kWh an das Schulzentrum geliefert (Stand 01.03.2018; Abb. 4). Dies entspricht dem durchschnittlichen Wärmeverbrauch von etwa 40 Einfamilienhäusern mit vier Personen in einem Jahr (zwischen 20.000-25.000 kWh). Die Wärmeleistung lag dabei zumeist zwischen 300 und 400 kW und erreichte damit noch nicht den angestrebten Wert von ca. 700 kW. Dies ist jedoch nach den ersten Monaten des Betriebs erwartungsgemäß, da eine Anlagenoptimierung durch Anpassung der Parameter noch aussteht. Aus diesem Grund wurde der kleinere Gaskessel des Öfteren zugeschaltet um die Spitzenlast zur Beheizung der Schulen auszugleichen (Wärmebeitrag ca. 89.000 kWh). Infolge von Wartungsarbeiten bei der FRIPA wurde der große Gaskessel ebenfalls einige Male eingesetzt (Wärmebeitrag ca. 80.000 kWh). Dennoch konnten infolge der Nahwärmelieferung bereits ca. 236 t CO2 (GEMIS Emissionsfaktor Version 4.95) durch die Substitution von Erdgas durch die Nahwärme eingespart werden. Dies entspricht den CO2-Emissionen von 26 Bundesbürgerinnen bzw. Bundesbürgern in einem gesamten Jahr (durchschnittlich etwa 9 t CO2 pro Kopf).
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Wirtschaftlichkeit
Die prognostizierten Gesamtkosten des Projektes für Planung und Durchführung liegen bei ca. 925.000 € (brutto). Auf Grundlage des Wärmeverbrauchs des Schulzentrums der letzten fünf Jahre ergibt sich bei einem moderat steigenden Gaspreis von 1,5 % eine Amortisationszeit von ca. zehn Jahren.
Die Überwachung der Anlage liegt für die ersten Jahre in den Händen des planenden Ingenieurbüros Frecotec. Da der Landkreis ein liegenschaftsübergreifendes Energiemanagementsystem einsetzt, können alle relevanten Daten auch vom Klimaschutzmanager und den Sachbearbeitern sowie den Hausmeistern des Bereichs Hochbau und Gebäudewirtschaft eingesehen und gesteuert werden.
Einbindung in das pädagogische Konzept der beteiligten Schulen
Die Projektidee wurde von Beginn an mit den drei angeschlossenen Schulen erörtert. Die auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Pädagogik der jeweiligen Schulen zeigt sich besonders bei der Johannes-Hartung-Realschule und dem Johannes-Butzbach-Gymnasium. Die Realschule hatte zuvor bereits in Zusammenarbeit mit dem Landratsamt Energieprojekte durchgeführt und wurde zuletzt nach einer dreijährigen Projektphase als ÖKOPROFIT-Schule zertifiziert. Nach der Fertigstellung haben die beiden Schulen im Rahmen eines MINT-Projekttages mit den Schülerinnen und Schülern das Nahwärmenetz behandelt und so einen weiteren innovativen Baustein zum Projekt beigetragen.
Fazit
Die Nahwärmeversorgung des Schulzentrums in Miltenberg durch die Abwärme der FRIPA trägt nicht nur in beträchtlichem Umfang zum Klimaschutz bei, sie ist zudem wirtschaftlich. Dem Landkreis Miltenberg ist bislang kein vergleichbares Projekt bekannt, bei dem eine Komplettversorgung eines Schulzentrums durch die Abwärme einer Industrieanlage gesichert wird, während dies gleichzeitig in das pädagogische Konzept der Schulen eingebunden wird.