Erfolgreiche Inbetriebnahme von 2 MW Power-to-Heat Anlage in Münchener Fussballarena

Hintergrund

Ein Bundesliga-Fußballverein aus dem Süden Deutschlands suchte nach einer flexiblen und zuverlässigen E-Wärme-Lösung. Diese Lösung musste mehrere vom Betreiber gestellte Anforderungen erfüllen:

• Die Anlage sollte dem Strommarkt als kurzfristig verfügbare und von der Leistung regelbare, flexible Anlage zur Verfügung stehen, um Stromüberkapazitäten, die durch erneuerbare Energieerzeuger entstehen (Power-to-Heat Verfahren), abzunehmen und die für die Netzstabilisierung benötigte negative Sekundärleistung zu erbringen.
• Bei Ausfall eines der beiden bestehenden Gasbrennern sollte eine Heizleistung von 2 MW kurzfristig zur Verfügung gestellt werden können.
• Der Verein hat eine gewisse Strommenge eingekauft, die er neben den Spieltagen abnehmen muss. Deshalb benötigt er elektrische Verbraucher, die den Strom sinnvoll – hier Umwandlung in Wärmeenergie – nutzen.

In einer Ausschreibung bewarb sich das westfälische Unternehmen Siekerkotte um dieses Projekt und setzte sich mit ihrer Lösung gegenüber mehreren Mitbewerbern durch.

Neben den oben genannten wirtschaftlichen Anforderungen gab es für das Projekt noch einige technische Anforderungen, bei denen Siekerkotte den Kunden beriet und deren Umsetzung auf die Kundenbedürfnisse optimierte.

Gewünschte Heizleistung frei wählbar: Dazu hat Siekerkotte acht Schaltgruppen a 250 Kilowatt in den elektrischen Erhitzer eingebaut, die nun stufenlos regelbar sind und die Leistung null bis zwei Megawatt zur Verfügung stellen. Die Steuerungstechnik besteht aus vier Schaltschränken mit integrierter SPS von Beckhoff, einem Touchpanel zur Visualisierung und Bedienung, Thyristoren, Schütze und weiteren elektronischen Bauteilen, um die anliegenden 1600 Ampere Strom sicher zu handhaben.

Einfache Bedienbarkeit: Damit die Haustechnik die gelieferte Anlage bequem und ohne großen Aufwand betreiben kann, hat Siekerkotte viele Regelabläufe programmiert und fest im System hinterlegt, so dass der Betreiber nur die gewünschte Leistung eingeben muss. Um alles andere kümmert sich die Anlage selbst. So darf zum Beispiel im Sommer das interne Zuspeisungssnetz nicht mit mehr als 1,8 Megawatt belastet werden, da man zu hohe Temperaturbelastungen in der Anlage vermeiden will. Zustandsbilder der Anlage und Temperaturverläufe sind in der Visualisierung vorhanden und können jederzeit abgerufen werden.

Einseitige Netzbelastung vermeiden: Um das Stromnetz nicht einseitig zu belasten, wurden die zwei Megawatt auf zwei getrennte Transformatoren und Netzeinspeisungen verteilt. Dafür wurden in der Steuerung unabhängige Netzstränge verbaut, die jeweils frei zu- und abschaltbar sind.

Integration in bestehende MSR Technik: Die Siekerkotte Steuerung arbeitet mit der schon in der im Gebäude und Haustechnik vorhandenen Beckhoff SPS sowie Steuerungs- und Regeltechnik der Firma Sauter zusammen. Der Datenaustausch über EtherCAD-Bus zwischen den Systemen funktioniert vollautomatisch. Er kann auf Kundenanforderung auch manuell erfolgen und vorgegeben werden.

Erweiterte Regelparameter: Neben den üblichen Regelparametern, wie der Oberflächentemperatur der Rohrheizkörper und Temperatur des Mediums, hat Siekerkotte die Steuerung und Überwachung einer externen Pumpe, sowie die Überwachung der Strömung im Zulauf ins System programmiert, damit die Power-to-Heat Anlage sich problemlos in das bestehende Warmwassersystem einfügt.

Komplexe Regelkreise: Da der bisherige Warmwasserkreislauf mit mehreren Regelkreisen überwacht und gesteuert wurde, hat Siekerkotte die Regelung der Power-to-Heat Anlage mit der bestehenden synchronisiert und somit instabiles Regelverhalten oder ein Aufschwingen des Gesamtsystems vermieden.

Garantierte Sicherheit und Qualität: Um den Kunden die bestmögliche Qualität und Sicherheit zu bieten, wurde die Anlage durch den TÜV gemäß Druckgeräterichtlinie DIN ISO 3834-2 (AD 2000 Merkblatt HP0) abgenommen. Es erfolgte eine technische Überprüfung der Belastung des Anschlusskastens gemäß Norm DIN EN 61439-1, um Wärmeentwicklung anhand von Induktionsströmen auszuschließen.

Zeitkritische Einbringung: Um den Spielbetrieb in der Arena nicht zu stören, durfte bei der Einbringung trotz erschwerter Transportbedingungen das gegebene Zeitfenster von zwei Tagen nicht überschritten werden. Die Einbringung und Inbetriebnahme erfolgte in enger zeitlicher Abstimmung mit dem Betreiber, damit die Funktionalität der Fussballarena zu jeder Zeit sichergestellt war.

Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden wurde die Anlage passgenau für den Kunden und seiner Bedürfnisse konstruiert und gefertigt. Diese Anlage wurde zum Aufstellort verbracht und an die Wasserverrohrung sowie elektrischen Anschlüssen angeschlossen.

Ergebnis

Durch die enge Zusammenarbeit mit der Haustechnik und weiteren Fremdfirmen konnte Siekerkotte das Gewerk rechtzeitig und fristgerecht fertigstellen und dem zufriedenen Endkunden übergeben. Bei der Inbetriebnahme wurde probehalber das Gebrauchswasser im Wasserkreislauf von knapp 55°C innerhalb kürzester Zeit auf die geforderten 80°C erhitzt. Nach knapp zweieinhalb Minuten schwankte die Temperatur des Wassers nur noch um 0.1°C um den geforderten Wert. Die Anlage ist in der Lage jede gewünschte Temperatur bis zu 95°C  sicher zu erreichen und zu halten.

Der Kunde kann nun die Anlage nutzen, wie er es gefordert hat. Er hat sich eine zukunftssichere und verlässliche Technik erworben. Damit unterstützt er den Ausbau Erneuerbarer Energien und die Netzstabilität.