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Vorlage - 057/2016  

 
 
Betreff: Konzept zur Optimierung der Strom- und Wärmeversorgung am Stauferklinikum
Status:öffentlich  
Federführend:Stauferklinikum   
Beratungsfolge:
Ausschuss für Kliniken und Gesundheit Entscheidung
31.05.2016 
Sitzung des Ausschusses für Kliniken und Gesundheit ungeändert beschlossen   
Anlagen:
Energiekonzept Stauferklinikum BHKW Anlage

 

 

Antrag der Verwaltung

 

Der Ausschuss für Kliniken und Gesundheit beschließt:

 

  1. Die künftige Wärmeversorgung des Stauferklinikums Schwäbisch Gmünd wird durch den Einbau eines Erdgas-Blockheizkraftwerks mit einer thermischen Leistung von 500 kW und einer elektrischen Leistung von 400 kW optimiert. Zur Vorbereitung werden verschiedene Maßnahmen zur Ertüchtigung und hydrau­lischen Optimierung der bestehenden Wärmeverteilungsanlagen durchgeführt. Die Gesamtmaßnahme wird im Zeitraum 2016 bis 2019 realisiert.

 

  1. Die Investitionskosten belaufen sich nach einer Kostenschätzung des Ingenieur­büros Eproplan GmbH, Stuttgart, auf insgesamt 1.377.000 €. Zur Finanzierung sind im Haushaltsplan 2016 Planungsmittel in Höhe von 112.500 € bereitgestellt. Ausgehend von einer Berücksichtigung im Landesförderprogramm „Klimaschutz Plus“ und einem damit verbundenen Förderbetrag von rund 172.000 € werden die noch zu finanzierenden Restbeträge, so wie in der mittelfristigen Finanz­planung vorgesehen, in den Jahren 2017 bis 2019 bereitgestellt.

 

  1. Die Verwaltung wird beauftragt, die erforderliche Ausschreibung in Zusammen­arbeit mit dem Ingenieurbüro Eproplan GmbH, Stuttgart, durchzuführen und die Maßnahme so zu gestalten, dass die optimierte Wärmeversorgung spätestens im Jahr 2019 in Betrieb genommen werden kann.

 

 

 

 


Sachverhalt/Begründung

 

Ausgangssituation:

 

Die Wärmeversorgung des Stauferklinikums Schwäbisch Gmünd ist momentan wie folgt ausgestaltet:

 

- 2 heizöl-/erdgasbefeuerte Dampfkessel (Baujahr 1982, jeweils 2 t/h Dampfleistung  
   bzw. 1.300 kW Wärmeleistung)

 

- 1 Holzhackschnitzelkessel (Baujahr 2003, 2.500 kW Wärmeleistung)

 

- 1 heizöl-/erdgasbefeuerter Heizkessel (Baujahr 2003, 1.400 kW Wärmeleistung,

   Spitzenlastkessel)

 

 

Der Wärmeverbrauch des Stauferklinikums lag im Jahr 2015 insgesamt bei rund 10.700.000 kWh, davon ca. 2.500.000 kWh (23 %) Wärme aus Holz, ca. 7.900.000 kWh aus Erdgas (74 %) und ca. 300.000 kWh (3 %) aus Heizöl.

 

Die Wärmekosten beliefen sich im Jahr 2015 auf 473.512 €.

 

Der Stromverbrauch des Stauferklinikums lag im Jahr 2015 bei 6.052.157 kWh und der Kostenaufwand hierfür lag bei 1.078.497 €.

 

 

Berücksichtigung von baulichen und technischen Entwicklungen

 

In den nächsten Jahren ist am Stauferklinikum nur mit einem geringen zusätzlichen Bedarf an Wärmeenergie (Neubau Zentrale Notaufnahme) durch Einsparungen in Folge von Energiesparmaßnahmen wie z. B. Fassadensanierung mit baulichem Wärmeschutz zu rechnen. Nach gegenwärtigem Kenntnisstand kann davon ausgegangen werden, dass dieser Zuwachs durch die Fortsetzung der Fassadensanierungsmaßnahmen im Bestand ganz oder teilweise kompensiert werden kann.

 

Vor diesem Hintergrund und um Energie und Kosten zu sparen, wurden im Rahmen einer im Jahre 2015 erstellten Machbarkeitsstudie mögliche Energieeinsparmaßnahmen in der Heizungsanlage betrachtet und verschiedene Energiekonzepte zur künftigen Wärme­erzeugung (Ertüchtigung bestehender Wärmeerzeugungsanlagen) und Errichtung eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) untersucht und bewertet. Des Weiteren wurden Einsatz­möglichkeiten für eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung überschlägig betrachtet.

 

Mit der Erstellung dieses Energiekonzepts für die Zukunft der Wärmeversorgung am Stauferklinikum wurde das in Stuttgart ansässige Fachbüro Eproplan beauftragt. Das Ingenieurbüro Eproplan entwickelte vier Konzeptvarianten, welche nachfolgend in Kurz­fassung dargestellt sind.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abbildung 1: Gesamtüberblick Varianten 1 - 4

 

Abbildung 2: Wirtschaftlichkeitsvergleich Varianten 1 - 4 bei Erdgaspreis bzw. Strompreis
                    gemäß Verbrauchsabrechnung April 2014

Mit dem Inkrafttreten der Novelle des KWK-Gesetzes zum 01.01.2016 entfällt zwar die Förderung des mit einem BHKW erzeugten Stromes. Die dynamische Amortisationszeit erhöht sich dadurch bei Variante 3 jedoch nur geringfügig auf ca. 4,5 Jahre.

 

Die Maßnahmen zur Ertüchtigung und hydraulischen Optimierung der bestehenden Wärmeverteilungsanlagen sind in obiger Vergleichsbetrachtung enthalten. Diese Maß­nahmen mit geschätzten Kosten von 232.000 € sind bei allen Konzepten durch­zuführen, um bestehende Mängel und Schwachstellen bei der Wärmeverteilung zu be­seitigen. Sie sind auch Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb eines BHKWs.

 

 

Empfehlung der Verwaltung:

 

In der Abwägung der seitens des Ing. Büros Eproplan vorgeschlagenen Varianten wird nach gründlicher Diskussion mit der Beratungsfirma und auch unter Einbeziehung des Fachwissens der Abteilung Gebäudemanagement beim Landratsamt die Umsetzung der Variante 3 „Weiterbetrieb vorhandener Wärmeerzeuger und Einbau eines Blockheiz­kraftwerkes“ empfohlen.

 

 

Hierzu folgende weitere Erläuterung:

 

Einsatz eines Blockheizkraftwerkes

 

Aufgrund des ganzjährigen Wärmebedarfs (neben Gebäudeheizung v. a. dezentrale Trinkwassererzeugung im Sommer) sowie einer hohen Grundlast an Strom wurde der Einsatz eines BHKWs untersucht.

 

Die bestehenden Heizkessel in der Energiezentrale des Stauferklinikums werden weiter betrieben. Zusätzlich wird ein Erdgas-Blockheizkraftwerk bestehend aus 1 Modul
(400 kWel, 500 kWth) installiert. Das BHKW wird als Grundlast­wärmeerzeuger wärmeorientiert betrieben und deckt die Grundlast des Wärmebedarfs für die Warmwasserspeicher.

 

Der mit dem BHKW erzeugte Strom wird in das Niederspannungsnetz bzw. über beste­hende Trafoanlagen in das Mittelspannungsnetz des Stauferklinikums eingespeist und im Wege des Direktverbrauchs auf dem Gelände des Stauferklinikums genutzt. Um einen möglichst hohen Direktverbrauchsanteil des erzeugten Stroms vom BHKW zu ermöglichen, müssen voraussichtlich alle Niederspannungshauptverteilungsanlagen mit dem BHKW verbunden werden.

 

Die gekoppelte Erzeugung von Wärme und Strom durch das Erdgas-Blockheizkraftwerk ist besonders energieeffizient und führt zu einem hervorragenden Gesamtwirkungsgrad der Anlage von 87 %. Zum Ausgleich von Schwankungen beim Wärmebedarf und um häufiges Ein- und Ausschalten des BHKWs mit erhöhtem Verschleiß zu vermeiden, wird zusätzlich ein Wärmespeicher mit 50 m³ Wasserinhalt aufgebaut.

 

Das BHKW kann in einem neu zu errichtenden Anbau, angrenzend an die Energiezentrale, untergebracht werden. Der zugehörige Wärmespeicher kann neben der Energiezentrale im Freien aufgestellt werden (siehe Anlage). Der Flächenbedarf für BHKW und Wärmespeicher beträgt ca. 50 m².

 


Wesentliche Merkmale dieser Variante sind:

 

  • Einsatz eines Erdgas-BHKWs (400 kWel, 500 kWth) zur ganzjährigen Deckung der Grundlast des Wärmebedarfs mit rund 7.500 Vollbenutzungsstunden pro Jahr. Damit deckt das BHKW mit rund 3 Mio. kWh/Jahr erzeugtem Strom ca. 50 % des Strombedarfs der Klinik und mit ca. 3,75 Mio. kWh erzeugter Wärme über 40 % des Wärmebedarfs für Gebäudeheizung und Trinkwassererwärmung der Klinik.

 

  • Der Holzhackschnitzelkessel (2.500 kW) wird wie bisher im Winterhalbjahr zur Deckung des über die Grundlast hinausgehenden Wärmebedarfs betrieben. Die beiden Dampfkessel (2 x 1.300 kW) versorgen weiterhin ganzjährig das Klinikum mit Dampf (Küche, etc.) und während der Heizungsperiode auch mit Heizungs­wasser (über Dampfumformer). Der Spitzenlastkessel (1.400 kW) bleibt als Spitzenlast- und Reservekessel bestehen.

 

 

Eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung zeigte folgende Ergebnisse:

 

  • Investitionskosten inkl. Baunebenkosten ca. brutto 1.377.000,00 €

 

  • Einsparung fossiler Primärenergie ca. 2.087.000 kWh/Jahr

 

  • Verminderung CO2-Emissionen ca. 567 Tonnen/Jahr

 

  • Dynamische Amortisation ca. 4 Jahre

 

 

Bei einer Umsetzung dieses Vorschlages ist eine Förderung nach dem CO2-Minderungs­programm - Krankenhäuser des Landes Baden-Württemberg - erreichbar und zwar in Summe einer Förderhöhe von rd. 172.000,00 €.

 

 

Abbildung 3: Primärenergiebedarf und CO2-Emissionen der Konzeptvarianten 1 - 4

 

 


Untersuchung Einsatz regenerativer Energie (Photovoltaikanlage)

 

Die Untersuchung zeigt, dass eine Amortisation einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage, 50 kWpeak, 320 m² Kollektorfläche) erst in ca. 13,5 Jahren möglich ist.

 

Der jährliche Solarertrag würde bei etwa 48.000 kWh liegen. Bei einem jährlichen Strombedarf des Stauferklinikums von ca. 6.100.000 kWh kann mit einer PV-Anlage bei der konzipierten Anlagengröße lediglich ca. 0,8 % des Strombedarfs gedeckt werden. Insofern soll eine Realisierung innerhalb dieses Energiekonzeptes im Moment nicht weiter verfolgt werden.

 

 

Zeitliche Umsetzung der Optimierung der Wärmeversorgung:

 

Bei Zustimmung des Ausschusses für Kliniken und Gesundheit wird während des Jahres 2016 die vorbereitende Planung intensiviert. Für die Jahre 2017/2018 ist, so die derzeit bestehende mittelfristige Finanzplanung, die Realisierung vorgesehen.

 

 


Finanzierung und Folgekosten

 

Entsprechend der Kostenberechnung des Planungsbüros ist mit 1.377.000 € Kosten zu rechnen. Hiervon entfallen 232.000 € auf Ertüchtigung und hydraulische Opti­mierung der bestehenden Wärmeverteilungsanlagen (Pumpenwarmwasser). Der Einbau eines BHKW nach Variante 3 verursacht Kosten in Höhe von 1.144.800 €, so dass vorgenannte Gesamtkosten entstehen.

 

Für das Jahr 2016 stehen 112.500 € an Trägermitteln (Planungsmittel) bereit. Die Finanzierung der restlichen Kosten ist entsprechend der mittelfristigen Finanzplanung in den Jahren 2017 bis 2019 vorgesehen. Wie schon ausgeführt wird ein weiterer Finanzierungsbeitrag aus dem Landesprogramm „Klima­schutz Plus“ mit einem Volumen von rd. 172.000 € resultieren.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Anlage

Lageplan künftiges BHKW

     

 

 

 


 

Sichtvermerke

 

Krankenhausdirektor

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Hees     

 

 

Geschäftsbereich Gebäudemanagement

 

__________________________________________

 

Bihr     

Koord. Krankenhausdirektor

__________________________________________

 

Janischowski

 

 

Dezernat II

__________________________________________

 

Kurz

 

 

Landrat

__________________________________________

 

Pavel

 

Anlagen:  
  Nr. Name    
Anlage 1 1 Energiekonzept Stauferklinikum BHKW Anlage (481 KB)