01.06.2022
Wärme-Bausteine für eine sichere Energiewende
Die Energiewende stellt Deutschland vor nie dagewesene Herausforderungen. Über Jahrzehnte gewachsene Strukturen müssen aufgebrochen werden, um dem Klimawandel zu begegnen und sich geopolitisch unabhängiger von fossilen Energieträgern zu machen. Ein wichtiger Baustein dabei ist auch, bestehende Anlagen der Wärmeerzeugung auf den aktuellen Stand der Sicherheitstechnik zu bringen. Das zeigt ein Projekt der MVV Energie AG, für das HIMA ein hochmodernes Sicherheitssystem geliefert hat.
Während aktuell ein großer Fokus auf der Stromerzeugung mithilfe erneuerbarer Energien liegt, ist ein Bereich etwas in den Hintergrund gerückt: der Wärmemarkt. Zu Unrecht, denn der Verbrauch von Energie zur Wärmeerzeugung schlägt mit über 50 Prozent als größter Posten in der deutschen Energiebilanz zu Buche – deutlich größer als Strom und Mobilität. 60% dieses Verbrauchs werden zum Aufheizen von Räumen und Wasser benötigt, der Rest für industrielle Prozesswärme.
Um die Energiewende erfolgreich zu bewältigen, müssen viele verschiedene Maßnahmen auch im Bereich Wärme ergriffen werden, von der energetischen Gebäudesanierung, der Dekarbonisierung von Heizungssystemen, der vermehrten Nutzung von Solarthermie, der Transformation der Fernwärmesysteme, der intelligenten Nutzung von industrieller Abwärme, bis hin zum Bau großtechnischer Wärmepumpen und geothermischer Anlagen. Die Wertschöpfungskette, die Energieversorger managen müssen, wird immer komplexer.
Existierende Anlagen müssen stetig optimiert werden
Neben dem Aufbau neuer Energiesysteme zur Erzeugung und Verteilung können auch bestehende Anlagen – vom Heizkraftwerk bis zur thermischen Abfallbehandlung – optimiert werden. Ein Beispiel dafür ist die thermische Abfallbehandlung inklusive der zugehörigen Rauchgasreinigung der MVV Energie AG am Standort Mannheim. Das Energieunternehmen will ab 2040 „klimapositiv“ werden, also aktiv CO2 aus der Atmosphäre entnehmen. Seine thermische Abfallbehandlung in Mannheim produziert Strom und Wärme sowie Prozessdampf für die örtliche Industrie.
„Um unter anderem unsere Industriekunden am Standort zuverlässig und sicher mit der benötigten Wärme zu beliefern, müssen unsere Anlagen technisch auf dem neuesten Stand sein“, sagt Roger Funk, Gruppenleiter bei der MVV Umwelt Asset GmbH, die in der MVV-Gruppe Energieanlagen plant, baut und betreibt.
HIMA unterstützt beim Projektmanagement
Doch für Eingriffe in die Energie-Infrastruktur ist die richtige Expertise gefragt. Deshalb hat MVV HIMA für das Projekt der Erneuerung der vorhandenen Brenner- und Kesselschutzsteuerung in seiner Anlage beauftragt. „Dass es sich bei der Erneuerung der Brenner- und Kesselschutzsteuerung einer unserer thermischen Abfallbehandlungsanlagen um ein technisch sehr anspruchsvolles Projekt handelt, wurde schon zu Beginn der Planungen, schnell klar. Daher haben wir früh Kontakt zu HIMA aufgenommen, die uns bei der Abschätzung und Festlegung der notwendigen Maßnahmen unterstützten“, sagt Roger Funk.
Die Arbeiten starteten mit einer sicherheitstechnischen Kommentierung der Ausrüstung des Müllkessels von Seiten HIMA. Die thermische Abfallbehandlung wird mit Hilfe einer Rostfeuerung durchgeführt, die durch je vier Last- und Überhitzerbrenner im Kessel- und Überhitzerbereich gestützt wird. Der zugehörige Dampferzeuger arbeitet mit einer Kapazität von ca. 100 t/h Heißdampf und einem Druck von 64 bar sowie einer Temperatur von 430 °C.
„In diesem Bereich haben wir einige Geräte erneuert, wie Auslaufmodelle von Feuerungsautomaten oder Messgeräten“, beschreibt HIMA Application Manager Karl-Heinz Kruse die ersten Schritte.
Im Verlauf des Projektes hat das HIMA Applications Team unter anderem neue Flammenwächter und Ionisationsrelais eingebaut und mit einer HIMA-Steuerung der HIQuad-X-Familie vernetzt.
„Die konzeptionellen Vorgaben haben wir bereits früh mit dem Team der MVV in der sicherheitstechnischen Kommentierung abgestimmt, dennoch war die Ausarbeitung des Logikkonzepts eine der zentralen Aufgaben“, ergänzt Herr Kruse.
Safety für Mehrstoffbrennersysteme
Thermoprozesse und Dampferzeuger benötigen sicherheitsrelevante Steuerungssysteme, um einen zuverlässigen und hochverfügbaren Brennstoffeinsatz und den bestmöglichen Kesselschutz zu gewährleisten. Daher wurde HIMAs BCS/BMS Lösung genutzt, die für Mehrbrenner- und Mehrstoffbrennersysteme ausgelegt ist. Sie sichert den Betrieb der unterschiedlichsten Brennstoffe bzw. Reststoffe. Vorteil aus Sicht der Anwender ist, dass sie Sicherheitstechnik, Prozesstechnik, Start- und Stoppsequenzen vereint und mit ihrer programmierbaren SIL3-Steuerung dafür sorgt, dass alle Sicherheits- und Verfügbarkeitsforderungen an die Anlage eingehalten werden. Eine solche integrierte Lösung spart wertvolle Zeit sowohl bei der Planung und Umsetzung der Nachrüstung als auch bei späteren Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten und senkt darüber hinaus dauerhaft die Betriebskosten.
„Nachdem wir das neue System Ende 2021 erfolgreich in Betrieb genommen haben, profitieren wir heute vom zuverlässigen und sicheren Betrieb der Feuerungsanlage“, sagt Roger Funk und ergänzt: „Auch lässt sich heute schon feststellen, dass die Verfügbarkeit der Feuerungsanlage noch einmal deutlich gestiegen ist“.
MVV Energie AG
Mit etwa 6.500 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von rund 4,1 Milliarden Euro ist MVV eines der führenden Energieunternehmen in Deutschland. MVV besetzt alle Stufen der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette: von der Energieerzeugung, dem Energiehandel und der Energieverteilung über den Betrieb von Verteilnetzen bis hin zum Vertrieb, dem Umwelt- und dem Energiedienstleistungsgeschäft. Das Unternehmen ist Vorreiter bei der Energiewende und hat sich mit seinem Mannheimer Modell einem strategischen Weg verpflichtet, mit dem es bis 2040 klimaneutral und danach als eines der ersten Energieunternehmen Deutschlands klimapositiv wird. Dabei setzt es konsequent auf die Wärmewende, die Stromwende und den damit verbundenen Ausbau erneuerbarer Energien sowie auf grüne Produkte und Lösungen für seine Kunden. Mit seinen Klimazielen befindet es sich auf dem 1,5-Grad-Pfad. Das hat die internationale „Science Based Targets Initiative“ (SBTi) testiert. Außerdem gehört MVV laut der renommierten Ratingagentur ISS weltweit zu den vier besten Energieunternehmen im Bereich Nachhaltigkeit. MVV ist ein Unternehmen in der Metropolregion Rhein-Neckar, die MVV-Gruppe ist weltweit tätig.
Studie „Take-Off Wärmewende-Impulse für das neue Wärmemarktdesign“
Das Projekt im Überblick
- Beratung und Projektierung
- Erstellung einer sicherheitstechnischen Stellungnahme
- Erstellen von sicherheits- und feuerungstechnischen Logik-Konzepten
- Implementierung eines Kesselschutzes
- Vorbelüftung für die Kessel- und den Rauchgaswegen
- Schutz für die Feuerung, Rauchgasreinigungsanlage
- Schutz und Dichtheitsprüfung für die Last- und Überhitzerbrenner inklusive der sicherheitsrelevanten Ablaufsequenzen
- Abnahme und Prüfung der Änderungen sowie des installierten neuen Systems durch den TÜV