20140225 RID Bericht Machbarkeitsstudie Industriegebiet ... · Rd. Erl. Des MKULNV NRW vom 19.10.2012, MBL NRW, 2012 vom 20.11.2012, S. 695 Durchführung einer Umweltstudie auf Basis

Ingenieurbüro Zammit

Beratende Ingenieure VBI, VDI, FEANI

20140211_RID_Bericht_Machbarkeitsstudie_Industriegebiet_Westfalen.docx Seite 1/118

Machbarkeitsstudie

zur Erarbeitung der Möglichkeit der Energieversorgung im Industriege-

biet „Westfalen“ im Gemeindegebiet der Gemeinde Lippetal mit Hilfe der

Wärmebereitstellung aus dem RWE-Kraftwerk in Hamm/Westfalen

Förderung: Zuwendungen des Landes NRW und der Europäischen

Union

Förderung im Rahmen des Landesprogramms pro-

gress.nrw

Programmbereich KWK und des NRW-EU Ziel2 Pro-

gramms EFRE, Phase VI, 2007 – 2013

Rd. Erl. Des MKULNV NRW vom 19.10.2012, MBL NRW,

2012 vom 20.11.2012, S. 695

Durchführung einer Umweltstudie auf Basis der Lan-

desstudie „Potentialerhebung von Kraft-Wärme-

Kopplung in Nordrhein-Westfalen“, (Nr. 2.7 der o.a.

Richtlinie)

Slogan „Investition in unsere Zukunft“

Zuständige Behörde: Bezirksregierung Arnsberg

Abteilung 6 Bergbau und Energie in NRW

Seibertzstraße 1

59821 Arnsberg

Durchführendes Unternehmen: Ingenieurbüro Zammit GmbH

Technisches Büro Bergisch Gladbach

Friedrich-Ebert-Straße 75

51429 Bergisch Gladbach

Autoren / Bearbeiter: Dipl.- Ing. Thomas Dreisbach

Projektleitung/Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Joachim Wenzel

[email protected]

brar0727

Textfeld

Anlage 7




Die Ingenieurbüro Zammit GmbH bedankt sich bei der Bezirksregierung Arnsberg, Abtei-

lung 6 und beim Regierungspräsidenten Herrn Dr. Bollermann für die weitsichtige Ent-

scheidung diese für die Gemeinde Lippetal bedeutsame Machbarkeitsstudie zu fördern,

sowie bei der Gemeinde Lippetal für die Bereitstellung von Planunterlagen, von Angaben

zur vorhandenen Infrastruktur, und bei der Unterstützung zur Kontaktaufnahme zu den re-

gionalen Energieversorgungsunternehmen.

Ebenso gebührt der RWE Generation ein Dank für die konstruktive Begleitung des Projek-

tes.




INHALTSVERZEICHNIS

1. AUFGABENSTELLUNG ........................................................................................................................................... 9

1.1 BESCHREIBUNG DER PROJEKTVORAUSSETZUNGEN ............................................................................................................... 9

1.2 BESCHREIBUNG DER STRUKTUR DER MACHBARKEITSSTUDIE ................................................................................................ 10

2. ANGABEN ÜBER DIE GEMEINDE LIPPETAL .......................................................................................................... 11

2.1 GEWERBESTRUKTUR DER KOMMUNE ............................................................................................................................. 11

2.2 ERSCHLIEßUNG DES NEUEN INDUSTRIEGEBIETES „WESTFALEN“ ........................................................................................... 11

3. WÄRMEAUSKOPPLUNG AUS DEM RWE-KRAFTWERK „WESTFALEN“ .................................................................. 13

4. FESTLEGUNG DER POTENZIELLEN UNTERNEHMEN ............................................................................................. 14

5. ABSCHÄTZUNG DES NUTZWÄRMEBEDARFS DER UNTERNEHMEN ...................................................................... 15

5.1 METHODIK ZUR ABSCHÄTZUNG DES NUTZWÄRMEBEDARFES DER UNTERNEHMEN ................................................................... 16

5.2 UNTERNEHMEN DER FLEISCHINDUSTRIE .......................................................................................................................... 17

5.2.1 Ermittlung des spezifischen Nutzwärmebedarfes ........................................................................................ 17

5.2.2 Ermittlung des Nutzwärmebedarfes in Abhängigkeit der Produktionsmenge ............................................ 18

5.2.3 Ermittlung der Energiezustände für den Produktionsprozess ...................................................................... 18

5.3 UNTERNEHMEN DER BRAUEREIINDUSTRIE ....................................................................................................................... 19


5.3.2 Ermittlung des Nutzwärmebedarfes ............................................................................................................ 20

Im Folgenden wird für das Industriegebiet „Westfalen“ ein Unternehmen der Brauereiindustrie mit einer

Produktionsmenge von 500.000 hl/a und einer Fläche von 50.000 m2 gewählt. ...................................................... 20


5.4 UNTERNEHMEN DER MOLKEREIINDUSTRIE ...................................................................................................................... 21



Im Folgenden wird für das Industriegebiet „Westfalen“ ein Unternehmen der Molkereiindustrie mit einer

Produktionsmenge von 1.000.000 t/a betrachtet. Die Unternehmensgröße bei dieser Produktionskapazität beträgt

ca. 11 ha. Zur Ermittlung der benötigten Fläche wurde das Unternehmen Muhl in Pronsfeld herangezogen. ......... 22


5.5 UNTERNEHMEN DER PAPIERINDUSTRIE ........................................................................................................................... 23



Im Folgenden wird für das Industriegebiet „Westfalen“ ein Unternehmen der Papierindustrie mit einer

Produktionsmenge von 300.000 t/a betrachtet. Die Unternehmensgröße bei dieser Produktionskapazität beträgt

ca. 13 ha. Zur Ermittlung der benötigten Fläche wurde das Unternehmen UPM in Hürth herangezogen. ............... 23


6. ERMITTLUNG DES GESAMT-NUTZWÄRMEBEDARFS FÜR DAS INDUSTRIEGEBIET „WESTFALEN“ ......................... 24




6.1 ERMITTLUNG DES GESAMT-NUTZWÄRMEBEDARFES .......................................................................................................... 25

6.2 ERMITTLUNG DER GESAMT-HEIZLEISTUNG ...................................................................................................................... 26

7. KONZEPTERSTELLUNG DER INFRASTRUKTUR ZUR WÄRMEVERSORGUNG DES INDUSTRIEGEBIETES „WESTFALEN“

27

7.1 DEFINITION DER SCHNITTSTELLEN FÜR DIE ERFORDERLICHEN MEDIEN ................................................................................... 27

7.2 VERLAUF DER MÖGLICHEN ROHRLEITUNGSTRASSEN .......................................................................................................... 28

7.2.1 Variante 1.1 Trassenführung unterhalb „Lippe“ .......................................................................................... 28

7.2.2 Variante 1.2: Trassenführung entlang der Autobahn BAB 2 ....................................................................... 31

7.2.3 Weitere diskutierte Möglichkeiten der Trassenführung .............................................................................. 32

7.2.4 Kriterien der Rohrleitungstrassen ................................................................................................................ 33

7.3 AUSWAHL DES ROHRLEITUNGSSYSTEMS .......................................................................................................................... 33

7.4 EINSCHÄTZUNG DER UMWELTEINWIRKUNG DURCH DIE WÄRMEVERSORGUNG GEM. VARIANTE 1.1 UND 1.2 .......................... 39

7.4.1 Einschätzung der Umwelteinwirkungen durch die Wärmeversorgung gem. Variante 1.1 .......................... 39

7.4.2 Einschätzung der Umwelteinwirkung durch die Rohrtrasse und durch Unterquerung der Lippe auf die

Schutzgebiete ............................................................................................................................................................. 40

7.5 DIMENSIONIERUNG DER DAMPFLEITUNGEN ..................................................................................................................... 41

7.5.1 Bestimmung des Temperaturabfalls ............................................................................................................ 42

7.5.2 Bestimmung des Druckverlustes ................................................................................................................. 43

7.5.3 Auslegung des Dampfnetzes im Industriegebiet ......................................................................................... 45

7.6 DIMENSIONIERUNG DER STRECKENKONDENSATLEITUNGEN ................................................................................................. 47

7.7 DIMENSIONIERUNG DER KONDENSATLEITUNG UND DER KONDENSATRÜCKSPEISESTATIONEN ........................... 49

7.8 AUSKOPPLUNG DES DAMPFES, ÜBERNAHME DES KONDENSATES AUS DEM KRAFTWERK „WESTFALEN“ UND BEEINFLUSSUNG DES

KRAFTWERKS-NUTZUNGSGRADES ........................................................................................................................................... 52

7.8.1 Auskopplung des Dampfes .......................................................................................................................... 52

7.8.2 Übernahme des Kondensates ...................................................................................................................... 55

7.8.3 Beeinflussung des Kraftwerks-Nutzungsgrades ........................................................................................... 56

8. PRIMÄRBRENNSTOFF- UND CO2-EINSPARUNG ................................................................................................... 57

9. DEZENTRALE VERSORGUNG DES INDUSTRIEGEBIETES (VARIANTE 2) .................................................................. 58

9.1 TECHNISCHE AUSLEGUNGSDATEN DER DEZENTRALEN DAMPFKESSELANLAGEN ....................................................................... 58

9.2 TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER DEZENTRALEN DAMPFKESSELANLAGEN .............................................................................. 59

9.2.1 Benötigte Erdgasinfrastruktur zur Versorgung der dezentralen Dampfkessel Anlagen ................. 61

10. WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ................................................................................................................ 62

10.1 GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ............................................................................................... 62

10.2 PRÜFUNG INANSPRUCHNAHME VON FÖRDERMITTEL .................................................................................................... 65

10.3 ERLÄUTERUNGEN ZUR WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ........................................................................................... 66

10.3.1 Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ aus dem Kraftwerk „Westfalen“, Variante 1.1 und

1.2 66




10.3.2 WÄRMEVERSORGUNG DES INDUSTRIEGEBIETES „WESTFALEN“ DEZENTRAL MIT „DAMPFKESSELANLAGEN“ JE UNTERNEHMEN ,

VARIANTE 2 ........................................................................................................................................................................ 69

10.4 ERGEBNIS DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ..................................................................................................... 73

11. SENSITIVITÄTSANALYSE ...................................................................................................................................... 75

12. ZUSAMMENFASSUNG ........................................................................................................................................ 76

12.1 AUFGABENAUFSTELLUNG ........................................................................................................................................ 76

12.2 BESCHREIBUNG DER PROJEKTVORAUSSETZUNGEN ....................................................................................................... 76

12.3 BESCHREIBUNG DER STRUKTUR DER MACHBARKEITSSTUDIE ........................................................................................... 77

12.4 ERSCHLIEßUNG DES NEUEN INDUSTRIEGEBIETES „WESTFALEN“ ...................................................................................... 78

12.5 WÄRMEAUSKOPPLUNG AUS DEN RWE-KRAFTWERK „WESTFALEN“ ................................................................................ 79

12.6 FESTLEGUNG DER POTENZIELLEN UNTERNEHMEN ......................................................................................................... 80

12.7 ABSCHÄTZUNG DES NUTZWÄRMEBEDARFS DER UNTERNEHMEN ..................................................................................... 81

12.8 ERMITTLUNG DES GESAMT-NUTZWÄRMEBEDARFS FÜR DAS INDUSTRIEGEBIET „WESTFALEN“ .............................................. 82

12.9 ERMITTLUNG DES GESAMT-NUTZWÄRMEBEDARFES ..................................................................................................... 82

12.10 ERMITTLUNG DER GESAMT-HEIZLEISTUNG ................................................................................................................. 82

12.11 KONZEPTERSTELLUNG DER INFRASTRUKTUR ZUR WÄRMEVERSORGUNG DES INDUSTRIEGEBIETES „WESTFALEN“ ....................... 83

12.11.1 Variante 1.1 Trassenführung unterhalb „Lippe“ ..................................................................................... 84

12.11.2 Variante 1.2: Trassenführung entlang der Autobahn BAB 2 ................................................................... 84

12.12 AUSWAHL DES ROHRLEITUNGSSYSTEMS ..................................................................................................................... 85

12.13 EINSCHÄTZUNG DER UMWELTEINWIRKUNGEN DURCH DIE WÄRMEVERSORGUNG GEM. VARIANTE 1.1 UND 1.2 ...................... 86

12.14 DIMENSIONIERUNG DER DAMPF- UND KONDENSATLEITUNGEN....................................................................................... 87

12.15 AUSKOPPLUNG DES DAMPFES, ÜBERNAHME DES KONDENSATES AUS DEM KRAFTWERK „WESTFALEN“ UND BEEINFLUSSUNG DES

KRAFTWERKS-NUTZUNGSGRADES ........................................................................................................................................... 88

12.16 PRIMÄRBRENNSTOFF- BZW. CO2-EINSPARUNG ........................................................................................................... 88

12.17 DEZENTRALE VERSORGUNG DES INDUSTRIEGEBIETES (VARIANTE 2) ................................................................................. 88

12.18 WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ......................................................................................................................... 89

12.18.1 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung ..................................................................................... 89

12.18.2 Prüfung Inanspruchnahme von Fördermittel .......................................................................................... 90

12.19 ERLÄUTERUNG ZUR WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG .............................................................................................. 90

12.20 ERGEBNIS UND FAZIT DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ...................................................................................... 90

12.21 SENSITIVITÄTSANALYSE ........................................................................................................................................... 92

13. SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK ............................................................................................................ 93

Abbildungsverzeichnis:




Abbildung 2.1: Darstellung des Industriegebietes „Westfalen“ (Quelle: Google Maps) ..................................................... 12

Abbildung 7.1: Darstellung der Trassenführung, Variante 1.1 (Quelle: Google Maps) .................................................... 29

Abbildung 7.2: Darstellung der Grundstücksaufteilung, Variante 1.1 .............................................................................. 30

Abbildung 7.3: Darstellung der Trassenführung, Variante 1.2 (Quelle: Google Maps) ...................................................... 31

Abbildung 7.4: Darstellung der Stahlmantel-Sicherheitsrohr für „unter Flur“ Verlegung (Quelle: BRUGG Rohrsysteme

GmbH) ................................................................................................................................................................................. 34

Abbildung 7.5: Darstellung des Aufbaus des Stahlmantel-Sicherheitsrohr (Quelle: BRUGG Rohrsysteme GmbH) ............. 35

Abbildung 7.6: Darstellung der Verlegung eines Stahlmantel-Sicherheitsrohr für die Versorgung einer Papierfabrik mit

Dampf (Quelle: BRUGG Rohrsysteme GmbH) ...................................................................................................................... 37

Abbildung 7.7: Darstellung des Aufbaus des KMR-Sicherheitsrohres (Quelle: BRUGG Rohrsysteme GmbH) ...................... 37

Abbildung 7.8: Dampfnetz im Industriegebiet „Westfalen“ (Quelle: Google Maps) ........................................................... 45

Abbildung 7.9: Darstellung der Streckenkondensatleitung und der Entwässerungspunkte, ............................................... 48

Abbildung 7.10: Darstellung der Streckenkondensatleitung und der Entwässerungspunkte, ............................................. 49

Abbildung 7.11: Darstellung der Kondensatleitung und der Kondensatförderstationen, ................................................... 50

Abbildung 7.12: Darstellung der Kondensatleitung und der Kondensatförderstationen, ................................................... 51

Abbildung 7.13: Darstellung der Anschlusspunkte der Dampf-, Kondensatleitung und der VE-

Wasseraufbereitungsanlagen (Quelle: Google Maps, RWE Generation) ............................................................................ 53

Abbildung 12.1: Darstellung des Industriegebietes „Westfalen“ (Quelle: Google Maps) ................................................... 79

Abbildung 12.2: Darstellung der Trassenführung, Variante 1.1 (Quelle: Google Maps) .................................................. 84

Abbildung 12.12.3: Darstellung der Trassenführung, Variante 1.2 (Quelle: Google Maps) ............................................ 85

Tabellenverzeichnis:




Tabelle 5.1: Durchschnittlicher Gesamtwärmeverbrauch in der fleischverarbeitenden Industrie [3] ................................ 17

Tabelle 5.2: Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Fleischindustrie ................................... 18

Tabelle 5.3 Flächen- und durchschnittlicher Nutzwärmebedarf von Brauereien in Abhängigkeit zur Produktionsmenge . 19

Tabelle 5.4 Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Brauereiindustrie ................................. 20

Tabelle 5.5 Durchschnittlicher spezifischer Gesamtnutzwärmebedarf in der Molkereiindustrie [3] ................................. 21

Tabelle 5.6 Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Molkereiindustrie ................................ 22

Tabelle 5.7 Durchschnittlicher spezifischer Gesamtnutzwärmebedarf in der Papierindustrie [3] ...................................... 23

Tabelle 5.8 Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Papierindustrie .................................... 24

Tabelle 6.1: Zusammenfassung des Nutzwärmebedarfes, Flächenbezug 33 ha ................................................................. 25

Tabelle 6.2: Zusammenfassung des skalierten Nutzwärmebedarfes, Flächenbezug 64 ha................................................. 26

Tabelle 6.3: Zusammenfassung der Energiedaten für den Anschluss an das Industriegebiet „Westfalen“ ........................ 26

Tabelle 7.1: Zusammenfassung der Inhaltsstoffe von Dampf für Kondensationsturbinen gem. VGB-Richtlinie R 450 L > 68

bar ....................................................................................................................................................................................... 39

Tabelle 7.2: Zusammenfassung der Anschlusskriterien der Unternehmen (Verbraucher) .................................................. 42

Tabelle 7.3: Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes der Haupt- Dampfleitungen ...................................... 44

Tabelle 7.4: Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes des Dampfnetzes für Variante 1.1 .............................. 45

Tabelle 7.5: Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes des Dampfnetzes für ................................................. 46

Tabelle 7.6: Werte des gesamten Temperaturabfalls und des gesamten Druckverlustes des Dampfnetzes ..................... 47

Tabelle 7.7: Werte des zurück gespeisten Kondensates in das Kraftwerk für Variante 1.1, 1.2 und 2 .1 ............................ 52

Tabelle 7.8: Werte der bereit zu stellenden Dampfparameter für Variante 1.1 und 1.2 ................................................... 54

Tabelle 8.1: Eingesparte CO2-Emissionen bei einer dezentralen Energieversorgung mit Dampfkesselanlagen ................ 58

Tabelle 10.10.1: Angaben zur Berechnung der Gesamt-Jahreskosten, spezifischen Kosten der

Wärmeversorgung 68

Tabelle 10.2: Zusammenstellung der Ergebnisse der Kostenberechnung für die Wärmeversorgung des Industriegebietes

„Westfalen“ aus dem Kraftwerk „Westfalen“ ..................................................................................................................... 69

Tabelle 10.3: Angaben zur Berechnung der Kosten ............................................................................................................. 70

Tabelle 10.4: Angaben zur Berechnung des Erdgasmischpreises ........................................................................................ 72

Tabelle 10.5: Zusammenstellung der Ergebnisse der Kostenberechnung für die Wärmeversorgung des Industriegebietes

„Westfalen“ dezentral mit „Dampfkesselanlagen“ je Unternehmen .................................................................................. 73

Tabelle 10.6: Darstellung der Gesamt-Jahreskosten und die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung ......................... 74

Tabelle 12.1: Zusammenfassung des Nutzwärmebedarfes, Flächen 64 ha ......................................................................... 82

Tabelle 12.2: Zusammenfassung der Energiedaten für den Anschluss an das Industriegebiet „Westfalen“ ..................... 83

Tabelle 12.3: Darstellung der Gesamt-Jahreskosten und die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung ......................... 92




Anlagenverzeichnis:

Anlage 1: Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Stand Januar 2014 ...................................... 96

Anlage 2 Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Stand Januar 2014 ....................................... 97



Anlage 5 Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Stand Januar 2014 ..................................... 100

Anlage 6 Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Stand Januar 2014 ..................................... 101

Anlage 7: Zusammenstellung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, ohne Förderung gem. KWKG ........ 102

Anlage 8: Zusammenstellung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, mit Förderung gem. KWKG .......... 103

Anlage 9: Zusammenstellung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten ....................................................... 104

Anlage 10: Technische Daten, Betriebswerte, ohne Förderung......................................................................................... 105

Anlage 11: Betriebswirtschaftliche Daten, ohne Förderung .............................................................................................. 106

Anlage 12: Ergebnisdaten ohne Förderung ....................................................................................................................... 107

Anlage 13: Technische Daten, Betriebswerte, mit Förderung ........................................................................................... 108

Anlage 14: Betriebswirtschaftliche Daten, mit Förderung ................................................................................................ 109

Anlage 15: Ergebnisdaten, mit Förderung ......................................................................................................................... 110

Anlage 16: Technische Daten, Betriebswerte .................................................................................................................... 111

Anlage 17: Betriebswirtschaftliche Daten ......................................................................................................................... 112

Anlage 18: Ergebnisdaten ................................................................................................................................................. 113

Anlage 19: Gegenüberstellung der Gesamt-Jahreskosten und der spezifischen Energiekosten der Wärmeversorgung .. 114

Anlage 20: Sensitivitätsbetrachtung, Dampf- / Erdgas-Preisänderung ............................................................................. 115

Anlage 21: Sensitivitätsbetrachtung, Dampf- / Erdgas-Preisänderung ............................................................................. 116

Anlage 22: Sensitivitätsbetrachtung, Veränderung des Fremdkapitalzinssatzes .............................................................. 117

Anlage 23: Sensitivitätsbetrachtung, Veränderung des Fremdkapitalzinssatzes .............................................................. 118




1. Aufgabenstellung

1.1 Beschreibung der Projektvoraussetzungen

Das Land NRW hat das Ziel, den Anteil des durch KWK-Anlagen erzeugten Stroms von

derzeit ca. 10% auf 25 % bis 2020 zu erhöhen.

Mit diesen Rahmenbedingungen hat sich die Gemeinde Lippetal dem verstärkten Einsatz

der Kraft-Wärme-Kopplungstechnologie (KWK) zum Ziel gesetzt, um sich in NRW aktiv an

der Erreichung der vorgegebenen Ziele einzubringen.

Die Gemeinde Lippetal ist derzeit bestrebt, das Industriegebiet „Westfalen“ neu zu entwi-

ckeln und beabsichtigt die Umsetzung eines Regionaländerungsverfahrens.

Im Rahmen der bisherigen Planungen zur Gebietsentwicklung war die Fortschreibung des

Regionalplanes in Verbindung mit den aktuellen Zielsetzungen der Landesregierung, die

zur Erreichung der ehrgeizigen Klimaschutz-Ziele die KWK als eine wesentliche Zukunfts-

technologie und Standortvoraussetzung für neue Industriegebietsentwicklungen benannt

hat, zu beachten.

Dieser Sachverhalt wurde nochmals in dem neuen Entwurf des Landesentwicklungsplans

(LEP 2025) [1] aufgenommen.

In unmittelbarer Nachbarschaft zum neu geplanten Industriegebiet „Westfalen“ befindet sich

das Kraftwerk „Westfalen“ der RWE Generation, mit dem das neu geplante Industriegebiet

mit Energie, bzw. mit weiteren Produkten versorgt werden könnte.

Der obige Hintergrund war der Grund dafür, dass im Rahmen der bisherigen Gebietsent-

wicklung von der zuständigen Bewilligungsbehörde die „besondere Zweckbestimmung“ de-

finiert wurde, dass das neu geplante Industriegebiet „Westfalen“ mit Energie und wenn

möglich eventuell mit weiteren Produkten des Kraftwerks „Westfalen“ der RWE Generation

zu versorgen ist.

Die Vermarktung des Industriegebietes wird derzeit von der Wirtschaftsförderung der Ge-

meinde Lippetal aktiv betrieben. Die Nachfrage an Industriefläche durch potentielle energie-

intensive Unternehmen aus der nahegelegenen Region ist zunehmend positiv.




In diesem Kontext entwickelte sich in der Gemeinde Lippetal die Aufgabenstellung zu prü-

fen, ob die grundsätzliche Energieversorgung von potentiellen Unternehmen in dem neu-

nen Industriegebiet „Westfalen“ mit dem nahegelegenen Kraftwerk „Westfalen“ der RWE

Generation möglich ist.

Somit wurde die Ingenieurbüro Zammit GmbH mit der Durchführung der Machbarkeits-

studie im Rahmen des zuvor aufgeführten Förderprogramms von der Bezirksregierung

Arnsberg beauftragt.

Die Beantragung der Fördermittel aus dem Förderprogramm erfolgte dabei durch die Inge-

nieurbüro Zammit GmbH.

Die Basis für die Durchführung der Machbarkeitsstudie ist die Landesstudie „Potentialerhe-

bung von Kraft-Wärme-Kopplung in Nordrhein-Westfalen“ (Nr. 2.7 der o.a. Richtlinie) [2].

Abgrenzung de Machbarkeitsstudie

Es sei an dieser Stelle deutlich darauf hingewiesen, dass Maßnahmen resultieren aus ge-

bietsplanerischen Aspekten nicht berücksichtigt sind, da sie derzeit nicht bekannt sind.

Dies betrifft z.B. Maßnahmen die aus den Auflagen der „Schutzgebiete“ resultieren.

1.2 Beschreibung der Struktur der Machbarkeitsstudie

Wie zuvor beschrieben wird in der nachfolgenden Machbarkeitsstudie die Versorgung des

Industriebetriebes „Westfalen“ mit Nutzwärme aus dem Kraftwerk „Westfalen“ der RWE

Generation heraus, untersucht (Variante 1).

Die Versorgung des Industriegebietes mit Strom erfolgt dabei aus dem Versorgungsnetz

des zuständigen Stromversorgungsunternehmens.

Mit diesem Ansatz wandelt sich das Kraftwerk von einem Kondensationskraftwerk zu einem

Entnahme-Kondensationskraftwerk, sodass damit eine „Kraft-Wärme-Kopplung“ erfolgt.

Für die Anbindung des Kraftwerks „Westfalen“ werden zwei Möglichkeiten der Leitungsfüh-

rung beachtet. Eine Möglichkeit (Variante 1.1) ist die Leitungstrasse unterhalb der Lippe zu

führen. Eine weitere Möglichkeit (Variante 1.2) ist die Leitungstrasse entlang der Autobahn

BAB 2 anzuordnen.




Zum anderen wird in der Machbarkeitsstudie eine alternative Wärmeerzeugung, in der die

Unternehmen mit „Dampfkessel auf Erdgasbasis“ versorgt werden, untersucht, wobei die

Stromversorgung ebenso aus dem Versorgungsnetz des zuständigen Stromversorgungs-

unternehmens erfolgt (Variante 2).

Die Wirtschaftlichkeit der Variante 1 ist dann gegeben, wenn die Wärmegestehungskosten

der Variante 1 < sind als die der Variante 2.

2. Angaben über die Gemeinde Lippetal

Die Gemeinde Lippetal ist eine „Flächengemeinde“ innerhalb des Kreises Soest mit einer

Gesamtfläche von 126,6 km2.

Die Gemeinde Lippetal hat keine homogene Struktur, sondern ist geprägt durch mehrere

Siedlungsschwerpunkte.

Die Anzahl der Einwohner (EW) der Gemeinde Lippetal beträgt derzeit ca. 12.200 EW. Der

Großteil der Einwohner konzentriert sich auf die Ortsteile Herzfeld (3.300 EW), Lippborg

(3.100 EW) und Oestinghausen (2.000 EW).

2.1 Gewerbestruktur der Kommune

Die Gemeinde Lippetal verfügt über keinen Zentralort. Die Versorgung der Bürger Lippetals

mit den Gütern des täglichen Bedarfs wird schwerpunktmäßig in den Orten Herzfeld, Lipp-

borg und Oestinghausen vorgehalten. Diese verfügen jeweils über kleine Gewerbegebiete,

in denen Handels- und Handwerksbetriebe angesiedelt wurden. Ebenso befinden sich in

diesen Ortschaften entweder entlang der Ortsdurchfahrten oder in kleinen Versorgungszen-

tren die Geschäfte des Einzelhandels.

2.2 Erschließung des neuen Industriegebietes „Westfalen“

Die Gemeinde Lippetal beabsichtigt, östlich der Autobahnanschlussstelle „Hamm-Uentrop“

der BAB 2 das Industriegebiet „Westfalen“ mit besonderer Zweckbestimmung zu entwi-

ckeln. Das Ergebnis der bisherigen Standortplanung ergab eine Bruttofläche von 80 ha. Die

besondere Zweckbestimmung dieses Standortes ergibt sich aus der Möglichkeit, Energie

und eventuell weitere Produkte des Kraftwerks „Westfalen“ der RWE zu nutzen. Abbildung

2.1 zeigt die Lage des betrachteten Gebietes.




Abbildung 2.1: Darstellung des Industriegebietes „Westfalen“ (Quelle: Google Maps)

Das zu erschließende Industriegebiet hat eine Gesamtfläche in Höhe von ca. 80 ha (brutto).

Die Nutzfläche wird durch den Flächenbedarf der „Infrastruktur“ und für die Berücksichti-

gung von „Ausgleichsflächen“ geringer sein und wird im Folgenden mit 80 % der Gesamt-

fläche angenommen.

Dies ergibt eine Nutzfläche in Höhe von ca. 64 ha (netto).

Im Rahmen der weiteren Gebietsplanungen ist die zuvor ermittelte Nutzfläche in Höhe von

ca. 64 ha zu überprüfen.




Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass derzeit von der Gemeinde Lippetal keine

konkreten Unternehmen, benannt wurden.

Die nachfolgende Betrachtung hat somit bzgl. der Auswahl der Unternehmen aus den




jeweiligen Branchen und somit bzgl. für die hier vorgenommene Erschließung des Indust-

riegebietes einen fiktiven Ansatz.

Dieser fiktive Ansatz wurde vorgenommen um einen energetischen Durchschnitt über die

nachfolgend betrachteten Unternehmen zu erzielen.

Im Rahmen des weiteren Erschließungsmanagements durch die Gemeinde Lippetal sind

die hier vorgenommenen Annahmen zu beachten, oder es sind die Prämissen der konkret

zu beachtenden Unternehmen neu zu bewerten.

Dabei wird davon ausgegangen, dass mittelständisch strukturierte Unternehmen zum Tra-

gen kommen, da sie die höchste Wahrscheinlichkeit besitzen, im geplanten Industriegebiet

„Westfalen“ angesiedelt werden zu können.

3. Wärmeauskopplung aus dem RWE-Kraftwerk „Westfalen“

Das RWE-Kraftwerk „Westfalen“ wurde in den 60 - iger Jahren errichtet und hat sich im

Laufe der Jahre mit diversen Erweiterungen vergrößert. Die ersten Blöcke A und B des

Kraftwerks sind heute bereits abgeschaltet und stehen solange zur Verfügung bis sie durch

die neu gebauten Blöcke D und E ersetzt werden. Die elektrische Leistung der Blöcke D

und E beträgt jeweils 800 MWel, sodass eine elektrische Gesamtleistung von 1.600 MWel

zukünftig erreicht wird.

Die neuen Kraftwerksblöcke sind nach Darstellung der RWE Generation für eine Dampf-

auskopplung ausgerüstet, um später eine Fernwärme- oder Prozessdampfnutzung zu er-

möglichen.

Somit ist eine mögliche Energieversorgung des geplanten Industriegebietes „Westfalen“ mit

dem Kraftwerk „Westfalen“ grundsätzlich möglich.

Die erforderlichen Prämissen werden nachfolgend ermittelt und mit dem Kraftwerk abgegli-

chen.

Das derzeitige Kraftwerk „Westfalen“ ist als „Kondensations-Kraftwerk“ konzipiert. Dies be-

deutet, dass die insgesamt eingesetzte Brennstoffenergie in der Dampfturbine zu Strom

gewandelt wird. Eine Wärmeauskopplung an Wärmeabnehmer findet nicht statt.

Eine Wärmeauskopplung hat zur Folge, dass der Dampfturbine in einer geeigneten Stufe

Wärme (Dampf) entnommen wird, sodass es sich dann zu einem „Kraft-Wärme-Kraftwerk“

ändert. Die Dampfturbine arbeitet dann als Entnahme-Kondensations-Turbine. Die elektri-

sche Stromerzeugung der Dampfturbine sinkt.




Durch die Auskopplung von Wärme reduziert sich die Stromerzeugung. Die Stromverlust-

kennziffer als Kenngröße, ist das Verhältnis des Stromverlustes zu der ausgekoppelten

Wärme.

Die Auskopplung von Wärme hat eine Steigerung des Kraftwerks-Nutzungsgrades zur Fol-

ge.

4. Festlegung der potenziellen Unternehmen

Die Festlegung der potentiellen Unternehmen, die sich in dem Industriegebiet neu ansie-

deln könnten, erfolgte auf Basis der in der Studie „Potentialerhebung von Kraft-Wärme-

Kopplung in NRW“ [2] aufgeführten Industriebranchen.

Da es sich gem. Punkt 2.1 bei der Gemeinde Lippetal um eine Gemeinde mit geringer ge-

werblicher und industrieller Struktur handelt, werden die Industriebranchen wie

- Metallerzeugung - Chemie - Glas/Steine/Erden - Metallerzeugnisse - Maschinenbau - Kraftwagen - Gummi/Kunststoff

nachrangig betrachtet, da die Wahrscheinlichkeit, dass sich Unternehmen aus den obigen

Branchen für das Industriegebiet interessieren, eher gering ist.

In Abstimmung mit der Gemeinde Lippetal wurden somit Industriebranchen wie

- Ernährung und - Papier

im Folgenden näher betrachtet.

Da im erweiterten Umkreis der Gemeinde Lippetal sich insbesondere Unternehmen aus der

Ernährungsindustrie befinden wurde in Abstimmung mit der Gemeinde Lippetal nachfol-

gende Unternehmen fixiert:




1. Fleischverarbeitung 2. Brauerei 3. Molkerei 4. Papierherstellung

Die oben aufgeführten Branchen wurden auch deswegen betrachtet, da sie bezogen auf

die in Deutschland befindlichen Betriebe, in NRW mit einem hohen Anteil vertreten sind.

Die Wahrscheinlichkeit, dass sich Unternehmen in dem Industriegebiet „Westfalen“ aus den

zuvor fixierten Branchen ansiedeln, ist somit besonders gegeben.

Alle Unternehmen zeichnen sich durch einen hohen Bedarf an Prozesswärmebedarf aus,

der überwiegend zur Produktion der Güter genutzt wird.

Zusätzlich besteht ein weiterer Energiebedarf für die Beheizung der Räume und für die

Warmwasserbereitung.

Des Weiteren weisen die oben ausgewählten Unternehmen einen ganzjährigen relativ kon-

stanten Energiebedarf auf.

Bei der Auswahl der Größe der Unternehmen werden solche bevorzugt berücksichtigt, die

statistisch eine hohe Wahrscheinlichkeit darstellen, dass Sie in dem neuen Industriegebiet

„Westfalen“ angesiedelt werden können.

Abgrenzung zur Auswahl der Industriebranchen, bzw. Unternehmen:

Die Auswahl der zuvor definierten Industriebranchen bzw. Unternehmen basiert ausschließ-

lich auf den energetischen Gesichtspunkten.

Unternehmerische sowie umweltrelevante Aspekte werden in dieser Untersuchung nicht

betrachtet.

5. Abschätzung des Nutzwärmebedarfs der Unternehmen

Der Nutzwärmebedarf wird nachfolgend für die jeweiligen Unternehmen getrennt auf Basis

der einschlägig aufgezeigten Literatur sowie auf Basis der Studie „Potentialerhebung von

Kraft-Wärme-Kopplung in Nordrhein-Westfalen“ [2] abgeschätzt.

Zusätzlich wird die obige Datenbasis mit solchen aus eigenen Machbarkeitsuntersuchun-

gen bewertet.

Somit wird erzielt, dass der weiteren Betrachtung belastbare Nutzwärmebedarfe für die je-

weiligen Unternehmen zugrunde liegen.




5.1 Methodik zur Abschätzung des Nutzwärmebedarfes der Unternehmen

Die Abschätzung des Nutzwärmebedarfs erfolgt auf Basis der „Grobmethode“.

Für die Abschätzung des jährlichen Nutzwärmebedarfs eines Industrieunternehmens nach

der Grobmethode wird der jeweilige spezifische Wärmebedarf (qWärme/Produktionsmenge ) je

Rohmaterialeinsatz des Industriebetriebes mit der jährlichen Produktionsmenge (mProduktion )

in Ansatz gebracht und ist in Gleichung (5-1) dargestellt.

�� ä��/�� ∙ �� (5-1)

Die erforderliche thermische Leistung des jeweiligen Unternehmens wird in Gleichung (5-2)

aus dem Wärmebedarf QBetrieb durch Division der jeweiligen Vollbenutzungsstundenzahl

tVbh,Betrieb berechnet.

�� !�"!#,�� ! (5-2)

Die Volllaststunden der jeweiligen Unternehmen sind derzeit nicht konkret bestimmbar.

Nachfolgend sind die Volllaststunden auf Basis eigener Untersuchungen für die jeweilig be-

trachteten Unternehmen zur Berechnung der thermischen Leistung aufgeführt.

Die Volllaststunden sind maßgeblich von der Dimensionierung der Energieerzeugungsan-

lagen und von der Produktionsauslastung der jeweiligen Unternehmen abhängig, sodass

sich ein weites Streufeld bzgl. der Vollaststunden ergibt.

Volllaststunden für:

1. Unternehmen der Fleischindustrie:

Produktionsmenge <= 40.000 t/a 2.400 bis 3.300 h/a

Produktionsmenge > 40.000 t/a 4.000 bis 6.000 h/a

2. Unternehmen der Brauereiindustrie: 3.500 bis 4.500 h/a

3. Unternehmen der Molkereiindustrie:

Produktionsmenge <= 1.000.000 t/a 2.500 bis 4.500 h/a

Produktionsmenge > 1.000.000 t/a 5.300 bis 6.200 h/a

4. Unternehmen der Papierindustrie: 7.200 bis 7.400 h/a




Ein geordneter Verlauf der Wärmeleitung über das Jahr (Jahresdauerlinie) ist derzeit nicht

darstellbar, da die konkreten Betriebsweisen der Unternehmen nicht bekannt sind.

5.2 Unternehmen der Fleischindustrie

5.2.1 Ermittlung des spezifischen Nutzwärmebedarfes

Der Nutzwärmebedarf für die fleischverarbeitende Industrie wurde in der Studie [3] ermittelt,

sodass in dieser Machbarkeitsstudie der nachfolgende Wärmeverbrauche zugrunde gelegt

wurde.

In Tabelle 5.1 ist der Nutzwärmebedarf gem. Studie [3] aufgeführt, wobei die in „Rot“ dar-

gestellten Werte maßgeblich sind.

Tabelle 5.1: Durchschnittlicher Gesamtwärmeverbrauch in der fleischverarbeitenden Industrie [3]

Spez. Nutzwärme-

bedarf min. [kWh/kg]

Spez. Nutzwär-mebedarf max.

[kWh/kg]

Nutzwärme Ø [kWh/kg]

Betriebe < 250 t/a Rohmaterialeinsatz (Fleischer) 0,09 2,65 1,32

Betriebe > 250 t/a Rohmaterialeinsatz (fleischverarbeitende Industrie) 0,36 1,23 0,73

Um diese Angaben auf Plausibilität zu Überprüfen wurde ein Vergleich mit einem Unter-

nehmen herangezogen. Bei einer Produktionsmenge des Unternehmens für Wurst- und

Fleischprodukte von ca. 8.200 t/a wird eine Grundfläche von ca. 8.800 m2 benötigt [4]. Der

Betrieb ist zweistöckig, so dass sich eine Nutzfläche von ca. 17.000 m2 ergibt. Der Ge-

samtwärmebedarf dieses Unternehmens beträgt ca. 6.400 MWh/a. Der spezifische Nutz-

wärmebedarf lässt sich wie folgt durch Umstellung der Gleichung (5-1) berechnen.

�� 6.400)*+, ∙ 1.000 .*+)*+8.200 1, ∙ 1.000 .21 � 0,78 .*+.2

Daraus ergibt sich ein mittlerer spezifischer Nutzwärmeverbrauch von 0,78 kWh/kg.

Dies zeigt, dass der durchschnittliche spezifische Nutzwärmebedarf gem. Tabelle 5.1 plau-

sibel ist.

Für die weitere Berechnung des Nutzwärmebedarfs wird ein durchschnittlicher Nutzwärme-

bedarf von 0,78 kWh/kg herangezogen.




5.2.2 Ermittlung des Nutzwärmebedarfes in Abhängigkeit der Produkti-

onsmenge

Im Folgenden wird für das Industriegebiet Lippetal ein Unternehmen der Fleischindustrie

mit ca. 40.000 m2 gewählt.

Die Betriebsgröße wurde gewählt, da gem. dem Geschäftsbericht 2012/2013, Tabelle 15,

des „Bundesverbandes der Deutschen Fleischindustrie e.V.“ [4], Betriebe bis zu einem Um-

satz von ca. 20 Mio. €/a ca. 75 % der Unternehmen in der Fleischwarenindustrie darstellen.

Die Produktionsmenge solcher Unternehmen beträgt ca. 40.000 t/a.

Wie bereits in Punkt 4 aufgeführt, ist somit die Wahrscheinlichkeit, dass sich dieser Typus

Unternehmen in dem Industriegebiet ansiedelt als realistisch anzusehen.

In der nachfolgenden Tabelle 5.2 wird gem. Formel (5-1) der Jahresnutzwärmebedarf und

gem. Formel (5-2) die Heizleistung ermittelt:

Tabelle 5.2: Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Fleischin-

dustrie

Energie-, Produktionsdatendaten / Branche

Einheiten Fleischindustrie

Produktionsmenge t/a 40.000

Spez. Nutzwärmebedarf kWh/kg 0,78

Jahresnutzwärmebedarf MWh/a 8.677

Volllaststunden h/a 2.400

Heizleistung MW 13

Unternehmensgröße ha 4

5.2.3 Ermittlung der Energiezustände für den Produktionsprozess

Aus [4] geht hervor, dass für den Produktionsprozess in der Fleischindustrie von nachfol-

genden Energiezuständen auszugehen ist.

Energiezustand: Sattdampf

Dampfüberdruck: ca. 10 bar

Dampftemperatur: ca. 180 °C




5.3 Unternehmen der Brauereiindustrie


Der Nutzwärmebedarf für die Unternehmen der Brauereibranche wurde den in Tabelle 5.3

aufgeführten Quellen entnommen.

Der Flächen- und Nutzwärmebedarf von Brauereien ist ebenso in [Fehler! Verweisquelle

konnte nicht gefunden werden.3] in Abhängigkeit von der Produktionsmenge dargestellt.

Die in Tabelle 5.3 fehlenden weiteren Zwischenwerte wurden interpoliert.

Tabelle 5.3 Flächen- und durchschnittlicher Nutzwärmebedarf von Brauereien in Abhängig-

keit zur Produktionsmenge

Produktion

[hl/a]

Fläche

[m2]

Spezifischer Ø

Nutzwärmebedarf

[kWh/hl]

Nutzwärmeverbrauch

Ø

[kWh/a]

135.000 [6] 20.000 [6] 44 6.000 [6]

200.000 [7] 29.000 38 [7] 7.600

300.000 [8] 37.000 [8] 35 10.500

400.000 [7] 43.500 32 [7] 12.800

500.000 [8] 50.000 [8] 31 15.500

600.000 [7] 56.000 29 [7] 17.400

750.000 [8] 65.000 [8] 28 20.625

800.000 [7] 67.000 27 [7] 21.600

1.000.000 [8] 75.000 [8] 25 24.500

1.200.000 [7] 83.000 22 [7] 26.400

1.400.000 [7] 91.000 21 [7] 29.400

Bei Ansatz eines Unternehmens mit einer Produktionsmenge von 500.000 hl/a wird für die

weitere Berechnung des Nutzwärmebedarfs ein durchschnittlicher Nutzwärmebedarf von

31 kWh/hl herangezogen.




5.3.2 Ermittlung des Nutzwärmebedarfes

Im Folgenden wird für das Industriegebiet „Westfalen“ ein Unternehmen der Brauereiindust-

rie mit einer Produktionsmenge von 500.000 hl/a und einer Fläche von 50.000 m2 gewählt.

Die Betriebsgröße wurde gewählt, da gem. dem Geschäftsbericht 2009, Tabelle 2, des

„deutschen Brauer-Bundes e.V.“ [9]., Betriebe mit einer Produktionsmenge bis 500.000 hl/a

ca. 86 % der Unternehmen in der Brauereiindustrie darstellen.





Tabelle 5.4 Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Brauereiin-

dustrie


Einheiten Brauereiindus-trie

Produktionsmenge hl/a 500.000

Spez. Nutzwärmebedarf kWh/hl 31



Heizleistung MW 4,1



Für den Produktionsprozess in der Brauereiindustrie werden nachfolgende Energiezustän-

de festgelegt:


Dampfüberdruck: ca. 5 bis 8 bar

Dampftemperatur: ca. 150 bis 170 °C




5.4 Unternehmen der Molkereiindustrie


Der Nutzwärmebedarf für die Molkereiindustrie wurde ebenso der Studie [1] entnommen,

sodass in dieser Machbarkeitsstudie in erster Näherung der in Tabelle 5.5 aufgeführte

Nutzwärmebedarf zugrunde gelegt wird.

Tabelle 5.5 Durchschnittlicher spezifischer Gesamtnutzwärmebedarf in der

Molkereiindustrie [3]

Wärmeverbrauch

Ø [kWh/kg]

Unternehmen 0,1

Gem. der Studie [1] kann für Molkereien ein spezifischer Nutzwärmebedarf von 0,1 kWh/kg

angenommen werden.

Zur Überprüfung der Angaben auf Plausibilität wurden eigene Projekte aus der Molke-

reibranche herangezogen. Die Produktionsmenge des Unternehmens an Milch betrug

2.161 Mio. t/a. Der Gesamtnutzwärmebedarf des Unternehmens betrug ca. 237.348

MWh/a. Der spezifische Nutzwärmeverbrauch lässt sich wie folgt durch Umstellung der

Gleichung (5-1) berechnen.

�� 237.348)*+, ∙ 1.000 .*+)*+2.161.000 1, ∙ 1.000 .21 � 0,11 .*+.2

Daraus ergibt sich ein mittlerer spezifischer Nutzwärmebedarf von 0,11 kWh/kg.

Dies zeigt, dass der durchschnittliche spezifische Nutzwärmebedarf gem. Tabelle 5.1 plau-

sibel ist.


bedarf von 0,11 kWh/kg herangezogen.





onsmenge

Im Folgenden wird für das Industriegebiet „Westfalen“ ein Unternehmen der Molkereiindust-

rie mit einer Produktionsmenge von 1.000.000 t/a betrachtet. Die Unternehmensgröße bei

dieser Produktionskapazität beträgt ca. 11 ha. Zur Ermittlung der benötigten Fläche wurde

das Unternehmen Muhl in Pronsfeld herangezogen.

Die Betriebsgröße wurde gewählt, da gem. dem Geschäftsbericht 2012/2013, Tabelle 1_5,

des „Milchindustrie-Verbandes e.V.“ [10], Betriebe bis zu einer Produktionsmenge von

1.000.000 kg/a ca. 76 % der Unternehmen in der Milchindustrie darstellen.





Tabelle 5.6 Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Molkereiin-

dustrie


Einheiten Molkerei-industrie

Produktionsmenge hg/a 1.000.000

Spez. Nutzwärmebedarf kWh/kg 0,11



Heizleistung MW 24



Für den Produktionsprozess in der Molkereiindustrie werden nachfolgende Energiezustän-

de berücksichtigt:


Dampfüberdruck: ca. 4 bis 6 bar

Dampftemperatur: ca. 140 bis 160 °C




5.5 Unternehmen der Papierindustrie


Der Nutzwärmebedarf für die Papierindustrie wurde der Studie [1] entnommen, sodass in

dieser Machbarkeitsstudie in erster Näherung der nachfolgende Nutzwärmebedarf zugrun-

de gelegt wird und ist in der Tabelle 5.7 enthalten.

Tabelle 5.7 Durchschnittlicher spezifischer Gesamtnutzwärmebedarf in der

Papierindustrie [3]

Wärmeverbrauch

Ø [kWh/t]

Unternehmen 1600


bedarf von 1.600 kWh/t herangezogen.


onsmenge

Im Folgenden wird für das Industriegebiet „Westfalen“ ein Unternehmen der Papierindustrie

mit einer Produktionsmenge von 300.000 t/a betrachtet. Die Unternehmensgröße bei dieser

Produktionskapazität beträgt ca. 13 ha. Zur Ermittlung der benötigten Fläche wurde das

Unternehmen UPM in Hürth herangezogen.

Die Betriebsgröße wurde gewählt, da die Produktionskapazität der Papierunternehmen in

NRW gem. der Rubrik „Papierfakten“, des „Arbeitgeberverbandes der Rheinisch-

Westfälischen Papierindustrie e. V.“ [11], ca. 20.000 bis 650.000 t/a beträgt.








Tabelle 5.8 Ermittlung des Jahresnutzwärmebedarfs und der Heizleistung in der Papierin-

dustrie

Energie-, Produktionsdatendaten / Branche Einheiten Papier-

industrie

Produktionsmenge t/a 300.000

Spez. Nutzwärmebedarf kWh/t 1.600



Heizleistung MW 67



Für den Produktionsprozess in der Papierindustrie werden nachfolgende Energiezustände

berücksichtigt:


Dampfüberdruck ND: ca. 4 bis 6 bar

Dampftemperatur ND: ca. 140 bis 160 °C

Dampfüberdruck HD: ca. 8 bis 10

Dampftemperatur ND: ca. 170 bis 180 °C

6. Ermittlung des Gesamt-Nutzwärmebedarfs für das Industriegebiet

„Westfalen“

Nachfolgend wird basierend auf den zuvor in Punkt 5 ermittelten Energiebedürfnissen der

jeweiligen Unternehmen der Gesamt-Nutzwärmebedarf für das Industriegebiet „Westfalen“

ermittelt.

Die betrachteten Unternehmen wurden hinsichtlich Ihrer Größe so gewählt, dass die Wahr-

scheinlichkeit einer Ansiedlung als realistisch eingeschätzt werden kann.

In Punkt 5 war es das primäres Ziel, Unternehmen energetisch zu bewerten, mit denen ein

repräsentativer Energiemix erzielbar wird.

Des Weiteren wird der Gesamtenergie-Nutzbedarf auf die Nutzfläche des Industriegebietes

„Westfalen“ von ca. 64 ha skaliert.




6.1 Ermittlung des Gesamt-Nutzwärmebedarfes

Der in Punkt 5 ermittelte Nutzwärmebedarf bzgl. der jeweiligen Unternehmen ist nachfol-

gend in Tabelle 6.1 zusammengefasst aufgeführt:

Tabelle 6.1: Zusammenfassung des Nutzwärmebedarfes, Flächenbezug 33 ha

Nutzwärmebedarf

[MWh/a]

Heizleistung

[MW]

Volllaststunden

[h/a]

Benötigte

Fläche

[ha]

Fleischverarbeitung 31.292 13 2.400 4

Brauerei 15.500 4 3.800 5

Molkerei 100.000 24 4.500 11

Papierindustrie 480.000 67 7.200 13

Gesamt 636.792 108 5.884 33

Aus der Tabelle 6.1 ist ersichtlich, dass sich der Nutzwärmebedarf, die Heizleistung und die

Volllaststunden des Industriegebietes sich auf eine Fläche von 33 ha beziehen.

Da die Nutzfläche des Industriegebiet „Westfalen“ gem. Punkt 2.2 ca. 64 ha beträgt, wird

nachfolgend in Tabelle 6.2 auf Basis der Gleichung (6-1) die Skalierung des Nutzwärmebe-

darfs und der Heizleistung auf das gesamte Industriegebiet „Westfalen“ vorgenommen,

(Nettofläche A2 = 64 ha):

�5 � 6�787 ∙ 95: ∙ 0,75 (6-1)

Die Berechnung des skalierten Nutzwärmebedarfs wurde nicht proportional zur Fläche vor-

genommen, da die Fläche nicht eindeutig die Produktionsmenge des jeweiligen Unterneh-

mens erfasst.

Wie gem. Punkt 5 festgestellt werden kann, sinkt mit zunehmender Produktionsmenge der

spezifische Wärmebedarf.

Mit diesem Hintergrund wurde die Skalierung des Nutzwärmebedarfs auf Basis des Flä-

chenproporzes um 25 % reduziert und ist in Tabelle 6.2 aufgeführt.




Tabelle 6.2: Zusammenfassung des skalierten Nutzwärmebedarfes, Flächenbezug 64 ha

Nutzwärmebedarf

[MWh/a]

Heizleistung

[MW]

Volllaststunden

[h/a]

Benötigte

Fläche

[ha]


Brauerei 22.800 6 3.800 9

Molkerei 162.000 36 4.500 21


Gesamt 928.800 157 5.915 64

Auf Basis des in Tabelle 6.2 ermittelten Nutzwärmebedarfs wird nachfolgend die Gesamt-

Heiz-Leistung ermittelt.

6.2 Ermittlung der Gesamt-Heizleistung

Die Ermittlung der Gesamt-Heizleistung ist für die Dimensionierung des Anschlusses an

das Kraftwerk „Westfalen“ von zentraler Bedeutung.

Da nicht alle Unternehmen zugleich die max. Leistung benötigen ist es erforderlich, einen

Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) zu beachten.

Für die hier vorgesehene Verbraucherstruktur wird ein Gleichzeitigkeitsfaktor (GZF) von

0,65 abgeschätzt.

Nachfolgend wird die Gesamt-Heizleistung auf Basis der Gleichung (6-2) vorgenommen.

�5 � �< ∙ =>? (6-2)

�5 � 157)* ∙ 0,65 � 102)*

Die Daten des Anschlusses des Industriegebietes „Westfalen“ sind in Tabelle 6.3 zusam-

mengefasst.

Tabelle 6.3: Zusammenfassung der Energiedaten für den Anschluss an das Industriegebiet

„Westfalen“

Nutzwärmebedarf

[MWh/a]

Heizleistung

[MW]

Anschlussdaten 928.800 102




Der Anschluss des Industriegebietes „Westfalen“ erfolgt auf Basis der in Tabelle 6.3 fixier-

ten Daten.

Ein Wärmeverlust, der bedingt durch die Wärmeverluste des Leitungsnetzes vorhanden ist,

wird hier nicht in Ansatz gebracht, da er in Relation zu den in Punkt 5 und 6 vorgenomme-

nen Bewertung unbedeutend ist.

Sollten sich die zuvor fixierten Kriterien ändern, so ist in jedem Fall deren Einflussnahme

auf die Ermittlung des Nutzwärmebedarfes und der Gesamt-Heizleistung neu zu bewerten.

7. Konzepterstellung der Infrastruktur zur Wärmeversorgung des Indust-

riegebietes „Westfalen“

7.1 Definition der Schnittstellen für die erforderlichen Medien

Für die Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ ist nachfolgende Medienstruk-

tur derzeit geplant:

- Medium Dampf: Beginn: Stutzen der Dampfturbine in Block D und E Ende: Absperrventil mit Flansch im jeweiligen

Übergabeschacht der Unternehmen - Medium Streckenkondensat:

Beginn: Stutzen an der Dampfleitung

Ende: Absperrventil Kondensatförderstation

- Medium Kondensat: Beginn: Absperrventil mit Flansch im jeweiligen

Übergabeschacht der Unternehmen

Ende: Stutzen Kondensatsystem im Kraftwerk

in Block D und E

- Spannungsversorgung für die Trassenkondensatrückspeisung und Leckageüberwachung Rohrleitungstrasse: Beginn: Schaltschrank im Kraftwerk in Block D und E

und im Übergabeschacht jeweiligen Unter- nehmen

Ende: Kondensatrückspeisestation Trasse und im jeweiligen Übergabeschacht der Unternehmen




Alle weiteren Anlagensysteme zur Herstellung der gesamten Energieversorgung in den Un-

ternehmen sind von den jeweiligen Unternehmen zu errichten.

7.2 Verlauf der möglichen Rohrleitungstrassen

Für die Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ ist eine Rohrleitungstrasse mit

den in Punkt 7.1 aufgeführten Medien erforderlich.

In Punkt 1.2 wurde beschrieben, dass in dieser Machbarkeitsstudie die Anbindung des

Kraftwerkes „Westfalen“ an das Industriegebiet „Westfalen“ über zwei Trassenverläufe be-

achtet wird.

Eine Möglichkeit (Variante 1.1) ist, die Trassenführung unterhalb der Lippe vorzunehmen.

Eine weitere Möglichkeit (Variante 1.2) ist, die Trassenfühung entlang der Autobahn BAB 2

anzuordnen. Die jeweilige Trassenführung wird nachfolgend beschrieben.

7.2.1 Variante 1.1 Trassenführung unterhalb „Lippe“

Das Gebiet in dem die Rohrleitungstrasse verläuft ist als Schutzgebiet deklariert.

Insbesondere sind die Auflagen der Schutzgebiete Natura 2000 / FFH-Gebiet „Lippeaue“

und der „Uentroper Wald“ zu beachten.

Der Verlauf der Rohrleitungstrasse beginnt innerhalb des Kraftwerks „Westfalen“.

Von dort verläuft sie auf dem Gelände des Kraftwerks parallel zu den Straßen bis hinter

dem Bereich der Rückkühlanlagen bis zur Lippe. Bis dahin befindet sich die Rohrleitung auf

dem Gelände des Kraftwerks der RWE. Die Rohrleitungstrasse unterquert die Lippe. Von

dort aus, verläuft die Rohrtrasse über weitere Grundstücke bis zum Industriegebiet „Westfa-

len“, wobei die Rohrleitungstrasse bis zu den Unternehmen geführt werden.

Die Unterquerung der Lippe erfolgt in einem Bereich, in dem die Lippe eine geringe Breite

aufweist.

Die Dükerung der Lippe ist ein umweltschonendes Verfahren, das bereits oftmals für die

Unterquerung von Strom- und Erdgastrassen in der Vergangenheit angewendet wurde. Die

beteiligten genehmigenden Behörden haben diese Maßnahmen positiv begleitet.

Der Trassenverlauf auf dem geplanten Industriegebiet „Westfalen“ ist derzeit fiktiv in der

dargestellten Form angenommen, da eine konkretere Gebietsplanung nicht vorliegt. Der

derzeit geplante Trassenverlauf ist jedoch so angelegt, dass eine kurze Trassenführung er-

zielt wird.




Die zuvor beschriebene Trassenführung ist in Abbildung 7.1 enthalten.

Des Weiteren sind in Abbildung 7.2 die zu beachtenden Grundstücke aufgeführt.

Abbildung 7.1: Darstellung der Trassenführung, Variante 1.1 (Quelle: Google Maps)




Abbildung 7.2: Darstellung der Grundstücksaufteilung, Variante 1.1

(Quelle: Gemeinde Lippetal)

Die Länge der Rohrleitungstrasse bis zum Netzanschlusspunkt beträgt ca. 1.900 m.

Der Verlauf bis zur Lippe und von dort bis zum Industriegebiet „Westfalen“ mit Unterbre-

chung durch die Unterquerung der Lippe ist mit stetigem Gefälle möglich. Zur Unterque-

rung der Lippe ist es notwendig einen Dücker zu errichten.

Die jeweilige Dampfübergabe erfolgt in Übergabestationen als unterirdische Bauwerke, in

denen der Dampf gemessen wird.

Nach Darstellung der RWE Generation wie auch der Gemeinde Lippetal ist die zuvor be-

schriebene Trassenführung insbesonders im Hinblick auf die Nutzung der tangierenden

Grundstücke möglich.

Hierzu wurden erste Vorgespräche mit den Grundstückseignern positiv geführt.

Im Rahmen der weiteren konkreteren Planungen sind die obigen Aspekte zu prüfen und zu

konkretisieren.




Sollten sich die konzeptionellen Rahmenbedingungen ändern, so sind diese dann im Hin-

blick auf eine geeignete Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ zu prüfen und

ggf. neu zu bewerten.

7.2.2 Variante 1.2: Trassenführung entlang der Autobahn BAB 2

Der Verlauf der Rohrleitungstrasse beginnt ebenso innerhalb des Kraftwerks „Westfalen“.

Von dort verläuft sie auf dem Gelände des Kraftwerks parallel zu den Straßen bis zur Auto-

bahn BAB 2. Bis dahin befindet sich die Rohrleitung auf dem Gelände des Kraftwerks der

RWE. Von dort aus, verläuft die Rohrtrasse parallel zur Autobahn BAB 2 bis zur Autobahn-

brücke.

Zur Querung der Autobahnbrücke ist die Rohrleitungstrasse unterhalb der Brücke zu füh-

ren.

Nach der Autobahnbrücke verläuft die Rohrleitungstrasse wieder parallel bis zur L 822, wo-

bei sie von dort parallel zur L 822 bis zum geplanten Industriegebiet „Westfalen“ verläuft.

Der Trassenverlauf auf dem geplanten Industriegebiet ist ähnlich wie bereits in Punkt 7.2.1

beschrieben.

Die zuvor beschriebene Trassenführung ist in Abbildung 7.3 enthalten.





Die Länge der Rohrleitungstrasse bis zum Netzanschlusspunkt beträgt ca. 3.100 m.

Zur Überquerung der Lippe und einer Straße ist es notwendig einen Versprung an die

Autobahnbrücken der BAB 2 zu errichten. Die statischen Belange bzgl. der Autobahnbrü-

cken sind im weiteren Verlauf zu konkretisieren.

Eine Übertragung von Schwingungen auf die Rohrleitungstrasse ist auszuschließen, um

betriebsbedingte Materialermüdungserscheinungen an den Rohrleitungen und Kabel zu

vermeiden.

Für die Entkopplung des dynamischen Verhaltens der Rohrleitungstrasse bedingt durch

das Schwingungsverhalten der Autobahnbrücke werden besondere schwingungsentkoppel-

te Halterungen beachtet.

Zusätzlich sind mehrere Straßen zu unterqueren, sodass eine Schwerlastausführung, ins-

besondere bei der Querung des Zubringers zur L822, zu beachten ist.


schriebene Trassenführung insbesondere im Hinblick auf die Nutzung der tangierenden

Grundstücke ebenso möglich.


Im Rahmen der weiteren konkreteren Planungen sind die obigen Aspekte zu prüfen und zu

konkretisieren.

Sollten sich die konzeptionellen Rahmenbedingungen ändern, so sind diese dann im Hin-

blick auf eine geeignete Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ zu prüfen und

ggf. anzupassen.

Bei Betrachtung beider Varianten wird deutlich, dass der Verlauf der Rohrleitungstrasse

nach Variante 1.1 erhebliche Vorteile aufzeigt.

Nachfolgend werden jedoch beide Varianten weiter betrachtet, da beide Varianten dem

Grunde nach möglich sind. Auch im Hinblick auf die möglichen erhöhten ökologischen An-

forderungen der tangierenden Gebiete an den Verlauf der Rohrleitungstrasse gem. Varian-

te 1.1 ist es grundsätzlich zweckmäßig beide Varianten als Optionen zu betrachten.

7.2.3 Weitere diskutierte Möglichkeiten der Trassenführung

Im Vorgang der Gespräche mit der RWE Generation wurde eine weitere Möglichkeit der

Trassenführung diskutiert.

Von RWE Generation wurde vorgetragen, bestehende Kühlwasserleitungen, die vom

Kraftwerk „Westfalen“ aus bis zur Lippe heranführen, zu nutzen.




Diese Möglichkeit wurde aus technischen Gründen verworfen, da nach Begehung der

Rohrleitungsmündung, die Kühlwasserleitungen unter Wasser liegen, sodass ein kontinu-

ierliches Ableiten des Streckenkondensates mit den erforderlichen Kondensatstationen nur

erschwert möglich wäre.

Des Weiteren wären die Wärmeverluste der Rohrleitungstrasse deutlich höher. Auch wäre

eine erforderliche geordnete Wartung der Rohrleitungstrasse nur stark eingeschränkt mög-

lich, sodass diese Form der Rohrleitungstrassenführung erheblich die Versorgungssicher-

heit der Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ reduzieren würde.

7.2.4 Kriterien der Rohrleitungstrassen

Für die Konzeption der Rohrleitungsführung wurden nachfolgende Bodenkriterien ange-

nommen:

- Bodenklasse gem. DIN 18300 bis 4 (mittelschwer lösbare Bodenarten)

- Grundwasserhöhenspiegel max. bis 3 m unter OK Flur

- Bodenchemie keine außergewöhnlichen Kontaminationen

- Straßenquerung Schwerlastbetrieb

7.3 Auswahl des Rohrleitungssystems

Die Verlegeart der Rohrleitungstrasse ist grundsätzlich „über und unter Flur“ möglich.

Die „über Flur“ Verlegung hat nachfolgende wesentliche Vor-, bzw. Nachteile:

Systemvorteile sind:

- einfache Verlegeart, da keine Rohr in Rohr-Technik erforderlich ist - übliche wasserdichte Isolierung mit Aluminium- oder Edelstahlmantel - kein Bodenaushub erforderlich - gute Zugänglichkeit für Wartungszwecke - gute Reparaturbedingungen bei Störungen - geringere Verlegekosten

Systemnachteile sind:

- optische markante Wahrnehmung im Gebiet - Halterungen zur Lastaufnahme erforderlich

Die „unter Flur“ Verlegung hat nachfolgende Vor-, bzw. Nachteile:




Systemvorteile sind:

- keine optische markante Wahrnehmung - keine massiven Halterungen zur Lastaufnahme erforderlich

Systemnachteile sind:

- aufwendigere Verlegeart, da eine Rohr in Rohrtechnik mit Stahlmantel erforder-lich ist

- aufwendigerer Korrosionsschutz durch Bituminöse Ummantelung und Leckage-überwachungssystem

- ein Bodenaushub ist erforderlich - geringere Zugänglichkeit für Wartungszwecke - geringere gute Reparaturbedingungen bei Störungen - höhere Verlegekosten

Unter Abwägung der in Punkt 7.2.1 fixierten vermutlich sehr hohen Anforderungen an die

ökologische Integrität der neuen Rohrleitungstrasse in die vorhandenen Schutzebiete, wird

nachfolgend mit diesem Hintergrund die „unter Flur“ Rohrtrassenverlegung weiter verfolgt.

Bei der gewählten Rohrleitungsart für die Wärmeversorgung mit Dampf inkl. der Ableitung

des Streckenkondensates handelt es sich um ein Sicherheits-Stahlmantel-Rohr, das in Ab-

bildung 7.4 dargestellt ist.

Abbildung 7.4: Darstellung der Stahlmantel-Sicherheitsrohr für „unter Flur“ Verlegung (Quel-

le: BRUGG Rohrsysteme GmbH)

Der Aufbau des Stahlmantel-Sicherheitsrohres ist in der Abbildung 7.5 dargestellt.




Abbildung 7.5: Darstellung des Aufbaus des Stahlmantel-Sicherheitsrohr (Quelle: BRUGG

Rohrsysteme GmbH)

Wie aus Abbildung 7.5 ersichtlich ist besteht es aus einem PE-beschichteten Stahlmantel-

rohr. Dieser Teil des Rohres schützt das Innenrohr. Das Innenrohr mit seiner Isolierung ist

mit einem Ringraum vom Mantelrohr getrennt. Das Medium, hier Dampf, wird in dem Innen-

rohr geführt.

Das Stahlmantel-Sicherheitsrohr eignet sich insbesondere für den Transport von Dampf für

- schwierige Bodenverhältnisse - Feuchtgebiete - Bodensenkungen - Flussquerungen - Straßenquerungen - Straßen- und unter Betonflächen.

Das Stahlmantel-Sicherheitsrohr ist für nachfolgende Auslegungsbedingungen geeignet:

- Innenrohr: Durchmesser bis DN 1.200 Temperatur bis + 400 °C Druckstufe bis PN 64

Die Hauptbauteile sind:

- Rohrleitung in Standardlängen - Kompensatoren




- Mauerdurchführung - Bogen, Abzweige - Führungs- und Gleitlager - Festpunkte

Zum Verschweißen des Innen- und Mantelrohres werden ausschließlich nur Schweißer

eingesetzt, die eine gültige Schweißerprüfung abgelegt haben und im Besitz eines gültigen

Prüfzeugnisses sind.

Die Betriebsüberwachung des Stahlmantel-Sicherheitsrohres erfolgt mit einer Überwa-

chung des Ringraumes. Nach den Montagen erfolgt die Evakuierung des Ringraumes zur

Entfernung der Feuchtigkeit aus der Isolierung und dem Ringraum selbst.

Ein automatisch arbeitendes Melde- und Ortungssystem überwacht ständig und lückenlos

die Dichtigkeit des gesamten Stahlmantel-Sicherheitsrohrnetzes.

Der Korrosionsschutz des Stahlmantel-Sicherheitsrohrnetzes erfolgt kathodisch mit einer

Korrosionsschutzanlage. Dieses Schutzsystem wird hier beachtet, da nachfolgende Rand-

bedingungen möglicherweise gegeben sind:

- Böden mit möglicherweise unterschiedlichen Bodenwiderstandswerten - feuchten Gebieten (Flussunterquerung der Lippe) - möglicherweise streustromgefährdete Lagen

Mit obigen Sicherheitsmaßnahmen wird sichergestellt, das Betriebsmedien nicht in den Bo-

den gelangen können.

Nachfolgend ist als Nachweis der Praxistauglichkeit ein Referenzprojekt in der Abbildung

7.6 aufgezeigt.




Abbildung 7.6: Darstellung der Verlegung eines Stahlmantel-Sicherheitsrohr für die Versor-

gung einer Papierfabrik mit Dampf (Quelle: BRUGG Rohrsysteme GmbH)

Bei der in Abbildung 7.6 dargestellten Leitung handelt es sich um ein Stahlmantel-

Sicherheitsrohr, dass eine Papierfabrik über ca. 840 m „unter Flur“ mit ca. 45 t/h Dampf bei

ca. 220 °C versorgt. Die Kondensatrückführung erfolgte hier mit einem Flexwell-

Sicherheitsrohr. Dies war hier möglich, da die Transportkapazität mit einem Durchmesser

von DN 100 realisierbar war. Größere Durchmesser sind mit diesem Rohrtyp nicht erhält-

lich.

Bei der gewählten Rohrleitungsart für den Transport des Kondensates von den jeweiligen

Verbrauchern aus, handelt es sich um ein kunststoffummanteltes Sicherheitsrohr (KMR-

Rohr), das in Abbildung 7.7 dargestellt ist.

Abbildung 7.7: Darstellung des Aufbaus des KMR-Sicherheitsrohres (Quelle: BRUGG

Rohrsysteme GmbH)




Wie aus Abbildung 7.7 ersichtlich ist besteht es aus einem PE-HD beschichteten Mantel-

rohr. Dieser Teil des Rohres schütz das Innenrohr mit seiner Isolierung. Das Medium, hier

Kondensat, wird in dem Innenrohr geführt.

Das KMR-Sicherheitsrohr eignet sich insbesondere für den Transport von Kondensat für

- schwierige Bodenverhältnisse - Feuchtgebiete - Flussquerungen - Straßenquerungen - Straßen- und unter Betonflächen.

Das KMR-Sicherheitsrohr ist für nachfolgende Auslegungsbedingungen geeignet:

- Innenrohr: Durchmesser bis DN 1.000 Temperatur bis + 144 °C Druckstufe bis PN 25

Die Hauptbautele sind:

- Rohrleitung ins Standardlängen - Kompensatoren - Mauerdurchführung - Bogen, Abzweige - Führungs- und Gleitlager - Festpunkte

Zum Verschweißen des Innenrohres werden ausschließlich nur Schweißer eingesetzt, die

eine gültige Schweißerprüfung abgelegt haben und im Besitz eines gültigen Prüfzeugnisses

sind. Dies gilt ebenso für die Nachdämmung der Schweißstellen mit PE-Muffen auf Indukti-

onsbasis.

Die Betriebsüberwachung des KMR-Sicherheitsrohres erfolgt mit einer Überwachung der

Isolierung. Ein automatisch arbeitendes Melde- und Ortungssystem überwacht ständig und

lückenlos die Dichtigkeit des gesamten KMR-Sicherheitsrohrnetzes.

Mit obigen Sicherheitsmaßnahmen wird sichergestellt, dass Betriebsmedien nicht in den

Boden gelangen können.




7.4 Einschätzung der Umwelteinwirkung durch die Wärmeversorgung gem.

Variante 1.1 und 1.2

7.4.1 Einschätzung der Umwelteinwirkungen durch die Wärmeversor-

gung gem. Variante 1.1

In dem Punkt 7.3 wurde die technische Ausführung der Dampf-, Streckenkondensat- und

Kondensatleitung detailliert beschrieben. Nachfolgend wird eine technologische Einschät-

zung bzgl. der Auswirkungen auf die Umwelt durch die Medien vorgenommen.

Deutlich wurde dargestellt, dass die gewählte Rohrleitungstechnik und das Zusammenfü-

gen dem Stand der Technik entspricht und zusätzlich Sicherungseinrichtungen zur Lecka-

geüberwachung und Meldung möglicher Undichtigkeiten berücksichtigt wurden.

Bei den Medien handelt es ich um Dampf und Kondensat.

Medium Dampf:

Der Dampf ist bzgl. seines Umwelteinwirkung wie folgt einzuordnen.

Der Dampf wird aus vollentsalztem Wasser (VE-Wasser), dass in der Wasseraufberei-

tungsanlage des Kraftwerks „Westfalen“ aufbereitet wird, im Dampfkessel erzeugt.

Der Dampf hat somit nach VGB-Richtlinie R 450 L [12] für Kesselspeisewasser, Kessel-

wasser und Dampf von Dampferzeugern über 68 Bar Betriebsdruck [12] gem. Tabelle 7.1

nachfolgende Inhaltsstoffe:

Tabelle 7.1: Zusammenfassung der Inhaltsstoffe von Dampf für Kondensationsturbinen gem.

VGB-Richtlinie R 450 L > 68 bar

Normal-Betriebswert

(Kondensationskraftwerk)

pH-Wert / -

Leitfähigkeit

bei 25 °C µS/cm 0,1

Kieselsäure

(SiO2) mg/kg 0,005

Gesamt-Eisen

(Fe) mg/kg 0,005

Gesamt-Kupfer

(Cu) mg/kg 0,001

Gesamthärte

(Ca/Mg) Mmol/l -




Gem. der in Tabelle 1 aufgeführten Inhaltsstoffe ist bei Kondensation des Dampfes kein

signifikantes gefährdendes Potential an Verunreinigung des Bodens vorhanden.

Medium Kondensat:

Bei der Versorgung des Industriegebietes „Westfalen“ fallen zum einen das Streckenkon-

densat und zum anderen das Kondensat aus den Unternehmen an.

Medium Streckenkondensat:

Da das Streckenkondensat aus dem zuvor beschrieben Dampf kondensiert sind ähnliche

Inhaltsstoffe gem. Tabelle 7.1 in dem Kondensat enthalten, sodass auch hier kein signifi-

kantes gefährdendes Potential an Verunreinigung des Bodens vorhanden ist.

Medium Kondensat der Unternehmen:

In den jeweiligen Unternehmen wird der Dampf in der Produktion genutzt. Der Dampf kon-

densiert auch hier, sodass im Betriebsfall ähnliche Inhaltsstoffe gem. Tabelle 7.1 in dem

Kondensat enthalten sind. Im Betriebsfall ist auch hier kein signifikantes gefährdendes Po-

tential an Verunreinigung vorhanden.

Es könnte jedoch durch Betriebsstörungen eine Kontamination des Kondensates erfolgen.

Hierfür wird die Messung der Werte wie Trübe, Leitfähigkeit und Temperatur in den Über-

gabestationen der jeweiligen Unternehmen beachtet, die unmittelbar eine mögliche unzu-

lässige Kontamination an Inhaltsstoffen signalisiert. Im Störfall ist auch hier kein signifikan-

tes gefährdendes Potential an Verunreinigung des Bodens vorhanden.

7.4.2 Einschätzung der Umwelteinwirkung durch die Rohrtrasse und

durch Unterquerung der Lippe auf die Schutzgebiete

Wie bereits in Punkt 7.2.1 beschrieben verläuft die derzeit betrachtete Rohrtrasse gem. Va-

riante 1.1 durch oder in Nachbarschaft zu den Schutzgebieten „Natura 2000 / FFH-Gebiet

„Lieppaue“ und zum „Uentroper Wald“. Die Gebiete unterliegen einem besonderen Schutz

und dem Verschlechterungsverbot.

Aus diesen Gründen wurde die Rohrtrasse „unter Flur“ geplant. Dies bedeutet, dass sich

die Rohrtrasse unterhalb des Erdreichs befindet, sodass sie keinen signifikanten Einfluss

auf die zuvor aufgeführten Schutzgebiete nimmt.




Wie in Punkt 7.2.1 beschrieben, unterquert in Variante 1.1 die Rohrleitungstrasse die Lippe.

Dazu ist eine „Dükerung“ der Rohrleitungen erforderlich, wobei die Dükerung im Wesentli-

chen wie folgt durchgeführt würde.

1. Errichtung der Kopflöcher an beiden Uferseiten der Lippe um die Bohrpresseinrichtun-gen anordnen zu können.

2. Je nach Bodengefüge erfolgt die Bohrung nach dem Mikrotunnel- oder nach dem Bohr-pressverfahren. Die Verfahren erfolgen in schonender Weise unterhalb der Lippe, so-dass Fischbestände nicht signifikant beeinflusst werden.

3. Die Rohrtrasse befindet sich nicht in der Lippe, sodass während des Betriebes die Lippe und Fischbestände nicht signifikant beeinflusst werden.

Die obige Vorgehensweise wurde in der Vergangenheit bereits mehrfach von den lokalen

Erdgas- und Stromversorgungsunternehmen für die „Dükerung“ der Medien wir z.B. Erd-

gasleitungen und Stromkabel unterhalb der Lippe angewandt. Die Erfahrungen waren nach

deren Angabe bisher durchaus positiv.

Es wurde vom Stromversorgungsunternehmen sogar bereits eine Dükerung mit erhöhter

Bodenklasse erfolgreich durchgeführt.

Auch wurde einvernehmlich berichtet, dass die genehmigungsrechtlichen Verfahren

Kompetent und konstruktiv von den zuständigen Behörden begleitet, bzw. beschieden

wurden.

7.5 Dimensionierung der Dampfleitungen

Die zuvor definierten Dampf- und Kondensatleitungen werden nachfolgend zur Versorgung

des Industriegebietes „Westfalen“ dimensioniert.

Dies ist insbesondere von Bedeutung, damit die Anschlussbedingungen an die Dampfturbi-

ne innerhalb des Kraftwerks „Westfalen“ plausibel angegeben werden können.

Die Anschlussbedingungen für die Dampfturbine werden nachfolgend ermittelt:

Anschlussbedingungen sind:

- Dampftemperatur - Dampfdruck - Dampfmassenstrom

Die Basis für die Anschlussbedingungen sind die Kriterien der Unternehmen (Verbraucher).

Diese sind gem. Punkt 6 in der nachfolgenden Tabelle 7.2 aufgeführt.




Tabelle 7.2: Zusammenfassung der Anschlusskriterien der Unternehmen (Verbraucher)

Betriebs-

temperatur

[°C]

Betriebsdruck

[bar]

Heizleistung

[kW]

Fleischverarbeitung 180 10 19

Brauerei 170 8 6

Molkerei 160 6 36

Papierindustrie 180 10 97

Nach Auswertung der Tabelle 7.2 beträgt die maximale Betriebstemperatur der Unterneh-

men 180 °C, bei einem Betriebsdruck von 10 bar. Da der Dampf innerhalb der Unterneh-

men bis an die einzelnen Verbraucher weitergeführt werden muss, werden eine Übertem-

peratur von 5 K und ein zus. Druckverlust von 1 bar beachtet. Dies gewährleistet einen ge-

ringen Kondensatanfall in den Leitungen zu den Verbrauchern und stellt den erforderlichen

Versorgungsdruck zu ihnen sicher.

Um nun die Anschlusskriterien definieren zu können werden die Netzbedingungen wie

- Temperaturabfall und - Druckverlust

Nnachfolgend für die jeweiligen Trassenverläufe bestimmt.

7.5.1 Bestimmung des Temperaturabfalls

Der Temperaturabfall des Dampfnetzes wird auf Basis der Gleichung (7-1) berechnet.

Dabei werden die jeweiligen thermodynamischen Größen mit der Software „Thexcel“ be-

stimmt.

@�, A@B � C ,DECDFGHI JK� .LM. N7O.PQ .RS TD,QT ,Q U 7VD.TD

W (7-1)

@�,B = Ausgangstemperatur Dampfleitung

@B = Erdreichtemperatur

X = Leitunglänge Teilstrecke




�� = Dampfmassenstrom

YZ = Spez. Wärmekapazität

[\ = Wärmeleitkoeffizient Wärmedämmung

]B,\ = Rohraußendurchmesser

]^, _= Innenrohr-Außendurchmesser

`B = Wärmeleitkoeffizient gegen Erdreich

Der obige Dampfmassenstrom wird nachfolgend gem. Gleichung (7-2) berechnet: �� \ � �∆b (7-2)

Der obige Innendurchmesser des Sicherheitsstahlmantelrohres wird nachfolgend gem. Gleichung (7-3) berechnet. c�\ �� ∗ @ (7-3) Durch umstellen der Gleichung (7-4) für den Volumenstrom in einer Leitung, lässt sich der

Durchmesser berechnen. Für die Geschwindigkeit w des überhitzten Dampfes werden max.

40 m/s angenommen.

c�\ �ef . ]5. g (7-4)

Daraus folgt Gleichung (7-5):

] � hi� ∙fe∙j (7-5) Der Temperaturabfall für die Hauptdampfleitung ist in Tabelle 7.2 aufgeführt.

7.5.2 Bestimmung des Druckverlustes

Der Druckverlust des Dampfnetzes für gerade Rohrstrecken wird auf Basis der Gleichung

(7-6) berechnet.

Dabei werden die jeweiligen thermodynamischen Größen mit der Software „Thexcel“ be-

stimmt.




∆� � k< .l1 Ah1 A 5�7 .[. m .n<. j7O5 . oo7p (7-6)

k< = Ausgangsdruck Dampfleitung

[ = Rohrreibungszahl

X = Leitungslänge ]� = Innenrohrdurchmesser n< = Dichte g�5 = mittlere Geschwindigkeit q = mittlere Temperatur q< = Ausgangstemperatur Dampfleitung Der Druckverlust des Dampfnetzes für Formstücke und Rohreinbauten wird auf Basis der

Gleichung (7-7) berechnet.

∆� � k<. ∑ s. n<. jO5 (7-7)

s = Widerstandszahl Der Druckabfall des Dampfnetzes in dem Industriegebiet „Westfalen“ wurde ebenso gem.

Gleichung (7-6) und (7-7) berechnet.

Die berechneten Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes für die Hauptdampf-

leitungen sind nachfolgend getrennt für die Varianten 1.1 und 1.2 in der Tabelle 7.3 aufge-

führt.

Tabelle 7.3: Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes der Haupt-

Dampfleitungen

Einheit Variante 1.1 Variante 1.2

Nennweite DN 550 550

Temperaturabfall K 12,11 19,9

Druckverlust bar 2,0 3,3

Nachfolgen werden die Werte für das Dampfnetz in dem Industriegebiet „Westfalen“ für die

Variante 1.1 und 1.2 ermittelt.




7.5.3 Auslegung des Dampfnetzes im Industriegebiet

Aus Abbildung 7.8 ist die derzeitige Konzeption des Dampfversorgungsnetzes ersichtlich.

Basis der Konzeption ist die Versorgung der unter Punkt 4 fixierten Unternehmen.

Die Konzeption des Dampfversorgungsnetzes zeigt, dass eine Erweiterung der Gebietsnut-

zung durch die Lage der Dampfleitung möglich ist.

Abbildung 7.8: Dampfnetz im Industriegebiet „Westfalen“ (Quelle: Google Maps)

Für die Auslegung der jeweiligen Teilstrecken wird kein Gleichzeitigkeitsfaktor berücksich-

tigt. Daraus folgt eine Auslegung des Netzes auf die maximal auftretenden Massenströme.

Die jeweiligen Werte des Dampfnetzes für die Variante 1 wie der Temperaturabfall, der

Druckverlust und der Durchmesser werden nach den zuvor beschriebenen Gleichungen be-

rechnet, und sind in Tabelle 7.4 aufgeführt:

Tabelle 7.4: Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes des Dampfnetzes für Vari-

ante 1.1

Variante 1.1

TS Durchmesser

DN

Temperaturabfall

Kb

Druckverlust

bar

TS1 DN150 0,64 0,37

TS2 DN550 0,32 0,17




TS3 DN550 5,0 1,1

TS4 DN300 3,87 0,55

TS5 DN350 0,32 0,17

TS6 DN150 1) 1)

1) Werte sind in TS 1 enthalten

Die jeweiligen Werte des Dampfnetzes für die Variante 1.2 wie der Temperaturabfall, der

Druckverlust und der Durchmesser werden nach den zuvor beschriebenen Gleichungen be-

rechnet, und sind in Tabelle 7.5 aufgeführt:

Tabelle 7.5: Werte des Temperaturabfalls und des Druckverlustes des Dampfnetzes für

Variante 1.2

Variante 1.2

TS Durchmesser

DN

Temperaturabfall

K

Druckverlust

bar

TS1 DN550 0,32 0,17

TS2 DN550 0,64 0,24

TS3 DN550 5,0 1,1

TS4 DN300 3,87 0,55

TS5 DN350 0,32 0,22

TS6 DN150 0,32 0,17

Die Bedingungen des Dampfversorgungsnetzes für den Anschluss an die Dampfturbine

des Kraftwerks „Westfalen“ sind nun bekannt und sind nachfolgend in Tabelle 7.6 aufge-

führt.

Bei der Berechnung des Anteils des Dampfnetzes wurden die kritischen Teilstecken beach-

tet. Für Variante 1.1 ist dies die Summe aus den TS 2 und 3 und für die Variante 1.2 die

Summe der TS 1, 2 und 3.




Tabelle 7.6: Werte des gesamten Temperaturabfalls und des gesamten Druckverlustes des

Dampfnetzes

Einheit Variante 1.1 Variante 1.2

Dampftemperatur

Unternehmen °C 185 185

Temperaturabfall

Dampfleitung K 12,11 19,9

Temperaturabfall

Dampfnetz K 5,32 5,97

Dampftemperatur

Beginn Dampf-

netz

°C 202,43 210,87

Dampfdruck

Unternehmen bar 11 11

Druckverlust

Dampfleitung bar 2,0 3,3

Druckverlust

Dampfnetz bar 1,27 1,51

Dampfdruck

Beginn Dampf-

netz

bar 14,27 15,81

Die in der Tabelle 7.6 ermittelten Werte werden bei der weiteren Betrachtung beachtet.

7.6 Dimensionierung der Streckenkondensatleitungen

In den Dampfleitungen fällt Kondensat an, welches abgeführt werden muss um Leitungs-

schläge und größere Schäden zu verhindern. Aus diesem Grund wird parallel zur Dampflei-

tung eine Streckenkondensatleitung verlegt, welche alle 100 m mittels Kondensatableiter

mit der Dampfleitung verbunden ist. Hierzu wird jeweils ein unterirdische Bauwerk, errichtet.

Der Kondensatanfall im Betriebszustand in der Dampfleitung wird mit Hilfe der nachfolgen-

den Gleichung mit dem Wärmeverlust QL abgeschätzt, wobei der Wärmeverlust QL auf Ba-

sis des in den Tabellen 7. 3, 7.4 und 7.5 aufgeführten Temperaturabfalls ermittelt wurde.




�� t � ��J�∙u (7-8)

�� t = Kondensatmassenstrom

��m = Wärmeverlust

v = Verdampfungsenthalpie

w = Rohrlänge

Die Dimensionierung der Streckenkondensatleitungen erfolgt unter Beachtung einer Nach-

verdampfung des abgeleiteten Kondensates und unter Ansatz der allgemein gültigen Ge-

setze der Strömungslehre, die hier nicht weiter aufgeführt werden.

Die Rohrleitung für die Ableitung des Streckenkondensates ist ebenfalls als Sicherheits-

stahlmantelrohr gem. Punkt 7.3 ausgeführt.

Das Streckenkondensat wird dem Kondensatsystem der Unternehmen zugeführt.

In den nachfolgenden Abbildungen 7.9 und 7.10 ist die jeweilige Leitungsführung des Stre-

ckenkondensates sowie die jeweiligen Entwässerungspunkte enthalten.

Abbildung 7.9: Darstellung der Streckenkondensatleitung und der Entwässerungspunkte,

Variante 1.1 (Quelle: Google Maps)




Abbildung 7.10: Darstellung der Streckenkondensatleitung und der Entwässerungspunkte,


7.7 Dimensionierung der Kondensatleitung und der

Kondensatrückspeisestationen

Die Kondensatrückspeisestationen haben die Aufgabe, das an den Verbrauchern anfallen-

de Kondensat, sowie die Rückführung des anfallenden Kondensates bei den Unternehmen

über Rohrleitungen zum Kraftwerk „Westfalen“ zu fördern.

Somit befinden sich an den Standorten der Unternehmen Übergabestationen die in unterir-

dische Bauwerke angeordnet sind, in denen das Kondensat gemessen wird. Die Rückspei-

sung des Kondensates erfolgt mit Pumpen.

Die Dimensionierung der Kondensatleitungen erfolgt unter Ansatz der allgemein gültigen

Gesetze der Strömungslehre, die hier nicht weiter aufgeführt werden.

Die Rohrleitung für die Ableitung des Streckenkondensates ist als Sicherheits-KMR-Rohr

gem. Punkt 7.3 ausgeführt.

In den Abbildungen 7.11 und 7.12 sind für die Variante 1.1 und Variante 1.2 die Kondensat-

leitungen sowie die Kondensatförderstationen dargestellt.




Abbildung 7.11: Darstellung der Kondensatleitung und der Kondensatförderstationen,





Abbildung 7.12: Darstellung der Kondensatleitung und der Kondensatförderstationen,


Da die Verbraucher wie: Fleischverarbeitung, Molkerei-, Brauerei-, Papierindustrie direkt mit

Dampf versorgt werden, und der Dampf in den hier beschriebenen Unternehmen ganz oder

anteilig dem Produkt zugeführt wird, wird nachfolgend, bezogen auf den Dampfmassen-

strom, ein Kondensatanteil von 60 %, der zurück ins Kraftwerk „Westfalen“ geführt wird,

beachtet.

Gegen Verunreinigungen des Kondensates sind Messeinrichtungen vorgesehen, die eine

mögliche Kontermination des Bodens verhindern.




Nachfolgende Werte des Kondensates sind für Variante 1.1 und 1.2 für den Kraftwerksbe-

trieb zu beachten und sind in Tabelle 7.7 enthalten:

Tabelle 7.7: Werte des zurück gespeisten Kondensates in das Kraftwerk für Variante 1.1, 1.2

und 2 .1

Durchmesser

DN

Massenstrom

t/h

Temperatur

°C

Druck

bar

Kondensat 200 112 95 1

Die Stromversorgung der Pumpstationen, der Überwachungseinrichtungen der Rohrleitun-

gen, und für die Mess- und Regeltechnik erfolgt einmal innerhalb des Kraftwerks “Westfa-

len“ und an den Übergabepunkten im Industriegebiet „Westfalen“ durch die jeweiligen Un-

ternehmen. Eine Messung zur Verrechnung des Stromverbrauchs wurde beachtet.

Für den Datenaustausch ist ein Lichtwellenleitersystem beachtet.

7.8 Auskopplung des Dampfes, Übernahme des Kondensates aus dem Kraft-

werk „Westfalen“ und Beeinflussung des Kraftwerks-Nutzungsgrades

7.8.1 Auskopplung des Dampfes

Nach Angabe de RWE Generation ist die Auskopplung von Prozessdampf bereits bei der

Konzeption der neuen Blöcke D und E beachtet.

Dazu ist in der Mitteldruckstufe der Dampfturbine ein Entnahmestutzen (Wanderanzapfung)

vorhanden.

Unterhalb der Dampfturbinenmindestlast erfolgt die Dampfversorgung über einen An-

schluss an die Rohrleitung der kalten Seite der Zwischenüberhitzung vor dem Dampfkes-

sel.

Die räumlichen Verhältnisse im Bereich des Anschlusses an die Dampfturbine bzw. an die

Rohrleitungen sind sehr beengt, jedoch können bei genauer Planung die erforderlichen An-

lagenkomponenten innerhalb des Kraftwerks angeordnet werden.

In der Abbildung 7.13 sind Anschlusspunkte in den Kraftwerkanlagen für die Dampf-, Kon-

densatleitung und für die VE-Wasseraufbereitungsanlagen dargestellt.




Abbildung 7.13: Darstellung der Anschlusspunkte der Dampf-, Kondensatleitung und der VE-

Wasseraufbereitungsanlagen (Quelle: Google Maps, RWE Generation)

Die zuvor in Punkt 5 beschriebenen Dampfverbraucher, insbesondere der Verbraucher Pa-

pierindustrie bei einem Schnellschluss an der Papiermaschine, besitzen eine hohe Lastdy-

namik.

Zur Gewährleistung eines sicheren Dampfturbinenbetriebes wird ein Dampfschnellschluss-

ventil in der Dampfentnahme beachtet.

Zur Einhaltung der Dampfkriterien wird eine Dampfdruck-/ und Temperaturegelstation vor-

gesehen.

Die aus dem Kraftwerk „Westfalen“ bereit zu stellenden Dampfparameter sind in Tabelle

7.8 aufgeführt.




Tabelle 7.8: Werte der bereit zu stellenden Dampfparameter für Variante 1.1 und 1.2

Durchmesser

DN

Massenstrom

t/h

Temperatur

°C

Druck

bar

Dampf 550 185 220 15

Des Weiteren erfordern die in Punkt 5 beschrieben Dampfverbraucher eine hohe Verfüg-

barkeit, sodass eine gesicherte Dampfversorgung vorzusehen ist.

Derzeit sind 3 heizölbefeuerte Hilfsdampferzeuger mit je 50 t/h installiert, die je nach Be-

triebsweise der Kraftwerksblöcke die Besicherung der Dampfversorgung ermöglichen.

Nachfolgend sind die möglichen Lastfälle aufgeführt:

Fall 1: Kein Block in Betrieb: Hier sind 2 Hilfsdampferzeuger in Betrieb, da ca.

zeitweise 100 t/h inkl. Energie für Nebenanlagen erforderlich sind.

�� keine Besicherung möglich

Fall 2: Block D und E in Betrieb: Hier ist max. 1 Hilfsdampferzeuger für die

Erzeugung von Deckdampf für die Kesselspeisepumpe und evtl. für das

Herunterfahren der Blöcke erforderlich, ca. 50 t/h erforderlich

�� Besicherung bis 100 t/h möglich

Fall 3: Block D und E in Betrieb, Es ist kein Hilfsdampferzeuger erforderlich.

�� Besicherung bis 150 t/h möglich

Die Hilfsdampferzeuger sind für das Stützen des Anfahrens der Dampferzeuger und für die

Beheizung der Nebenanlagen genehmigt, nicht für eine kontinuierliche Dampfversorgung

des Industriegebietes „Westfalen“. Die Genehmigung für diesen Einsatzfall wäre anzupas-

sen.

Zukünftig ist es möglich, dass die Blöcke an den Wochenenden vermehrt abgefahren wer-

den, sodass die Hilfsdampferzeuger dann zusätzlich benötigt würden. Dann würde die

Möglichkeit der Besicherung weiter eingeschränkt. Die Wahrscheinlichkeit des Falls 1 wür-

de somit zunehmen.

Mit obigem Hintergrund wurde mit RWE Generation abgestimmt, dass vorerst eine Dampf-

leistung zur Besicherung der Wärmeversorgung von 50 t/h berücksichtigt wird.

Bei weiterer Entwicklung der Anschlussleistung wären z.B. zus. erdgasbefeuerte Dampf-

kessel zu installieren. Dies wird derzeit jedoch nicht beachtet.




7.8.2 Übernahme des Kondensates

Das von den jeweiligen Unternehmen zurück geförderte Kondensat wird auf wesentliche

Kriterien wie Leitfähigkeit, Trübe, Temperatur, pH-Wert überwacht.

Das Kondensat des Unternehmens Papierindustrie kann bei Störung des Produktionspro-

zesses z.B. mit Faserstoffen kontaminiert sein.

Zum Schutz der VE-Wasseraufbereitungsanlagen des Kraftwerks „Westfalen“ könnte das

kontaminierte Kondensat in 2 Speicher mit ca. je 150 m3 und mit einem weiteren Speicher

mit ca. 280 m3 zwischen gespeichert werden.

Die VE-Wasseraufbereitungsanlagen des Kraftwerks „Westfalen“ sind mit Sandfilter be-

stückt, über die bei Eignung des kontaminierten Kondensates, das Kondensat gefiltert wer-

den könnte.

Das zurückgeführte Kondensat darf eine Temperatur von max. 40 °C nicht überschreiten.

Dazu ist es möglich, das Kondensat über die Vorwärmestrecke vor dem Dampfkessel zu

leiten. Das Temperaturniveau zur Kühlung des Kondensates ist dort vorhanden.

Die Verlustmenge an Kondensat ist mit den vorhandenen VE-Wasseraufbereitungsanlagen

auszugleichen.

Die derzeit verfügbaren VE-Wasseraufbereitungsanlagen sind:

1. Block D/E: Dort sind 2 Anlagen mit je 125 t/h, wobei eine sich in Regeneration befin det vorhanden. Die Kapazität variiert zwischen 90 bis 125 t/h.

Ein VE-Wasserspeicher von 1.000 m3 steht zusätzlich als Puffer bei Ausfall zur Ver-

fügung.

2. Block C: Dort sind 2 Anlagen mit je 40 t/h vorhanden. Eine Linie ist zur Versorgung ausreichend, da im Störfall die Versorgung aus einem VE-Wasserspeicher bereits erfolgt. Die zweite Linie steht zur VE-Wasserversorgung des Industriegebietes somit zur Verfügung. Die Linie wäre dann teilweise für diesen Betrieb zu automatisieren.

Mit den obigen VE-Wasseraufbereitungsanlagen kann eine Nachspeisemenge an VE-

Wasser von ca. 40 t/h gesichert zur Verfügung gestellt werden, sodass die zus. VE-

Wassermenge von ca. 35 bis 40 t/h noch zus. zu erbringen wäre.

Im Rahmen der weiteren Realisierung ist dieser Punkt nochmals zu prüfen, welche konkre-

ten Verluste an Kondensat in den Unternehmen vorliegen, bzw. welche konkrete Kapazität

an VE-Wasser vom Kraftwerk zur Verfügung gestellt werden kann. Zusätzliche Maßnahmen




zur Kapazitätserweiterung an VE-Wasser sind derzeit nicht beachtet.

In der Abbildung 7.12 sind die Standorte der Kondensatreinigungsanlagen und somit die

Anschlusspunkte für die Kondensatleitung dargestellt.

Die Auskopplung von weiteren Medien wie z.B. VE-Wasser oder Druckluft ist gem. Punkt

7.8.1 aus dem Kraftwerk „Westfalen“ nur begrenzt möglich, so dass eine zentrale Versor-

gung der Medien nicht wirtschaftlich, bzw. möglich ist.

7.8.3 Beeinflussung des Kraftwerks-Nutzungsgrades

Wie bereits in Punkt 3 beschrieben, erhöht sich durch die Dampfauskopplung der Kraft-

werksnutzungsgrad. Die Veränderung ergibt sich aus Gleichung (7-9), in dem zusätzlich

die Wärme ��x,xt�als Nutzenergie Berücksichtigung findet.

y � ��z,{|}U��{,{|}��,|}| (7-9)

�u,xt� = elektr. Leistung Heizkraftwerk

��x,xt� = Wärmeleistung Heizkraftwerk

��,t�t = Brennstoffleistung Heizkraftwerk

y = Nutzungsgrad Heizkraftwerk

Durch die Entnahme von Wärme- (Dampf) vor, bzw. in der Dampfturbine reduziert sich die

elektrische Leistung der Dampfturbine. Die Bewertung erfolgt mit der

ferτ.

Die Stromverlustkennziffer ist das Verhältnis der Minderung der elektrischen Leistung im

Heizkraftbetrieb �u,xt� gegenüber dem Wert bei reinem Kondensationsbetrieb �u,tt�zum

ausgekoppelten Wärmestrom ��x,xt� und ist in Gleichung (7-10) aufgeführt.

τ � ��z,||}��z,{}|��{,{|} (7-10)

�u,tt� = elektr. Leistung Kondensationskraftwerk

Nach Angabe der RWE Generation beträgt die Stromverlustkennziffer für Block D und E:




- Block im Vollastbetrieb: 0,332 - Block im 70 % Teillastbetrieb: 0,365 - Block im 40 % Mindestlastbetrieb: 0,374

Die Veränderung des Kraftwerksnutzungsgrades wird anhand der Stromkennziffer be-

stimmt.

Nach Angabe der RWE Generation beträgt der Nutzungsgrad im Volllastbetrieb für Block D

und E:

- Block im Kondensationsbetrieb: ca. 44 % - Block im Heizkraftbetrieb: ca. 53 %

Somit ist durch die Wärmeauskopplung aus dem Kraftwerk „Westfalen“ eine Steigerung des

Kraftwerknutzungsgrades um ca. 7 % erreichbar.

8. Primärbrennstoff- und CO2-Einsparung

Eine Primärbrennstoffeinsparung des Kraftwerks ist durch die Wärmeauskopplung nicht er-

zielbar, sodass das Kraftwerk direkt keine CO2-Emissionen einspart.

Der Zusammenhang geht aus Gleichung (7-9) hervor, wenn diese nach dem ��x,xt� um-

gestellt wird.

Dieser Zusammenhang ist ebenso in dem AGFW-Arbeitsblatt FW 308 [13] in Bild 3, Ener-

giebilanzen, dargestellt.

Die vermiedenen Emissionen resultieren aus dem eingesparten Brennstoff und somit Emis-

sionen der Dampfkesselanlagen in den jeweiligen Unternehmen gem. Variante 2.

Die eingesparten Emissionen werden nachfolgend in Tabelle 8.1 ermittelt:




Tabelle 8.1: Eingesparte CO2-Emissionen bei einer dezentralen Energieversorgung mit

Dampfkesselanlagen

Jahresnutzwärmebedarf MWhth/a 928.800

Jahresnutzungsgrad Dampfkessel-

anlagen % 0,85

Jahresbrennstoffarbeit Dampfkes-

selanlagen Hu MWhBr/a 1.092.706

Emissionsfaktor Erdgas t/MWh 0,202

CO2-Einsparungen t/a 242.799

Die eingesparte CO2-Emissionen betragen somit 242.799 t/a.

Es zeigt sich somit gem. Tabelle 8.1 ein deutlicher ökologischer Vorteil, wenn die Energie-

versorgung des Industriegebietes „Westfalen“ mit dem Kraftwerk „Westfalen“ erfolgt.

9. Dezentrale Versorgung des Industriegebietes (Variante 2)

Wie in Punkt 1.2 beschrieben ist die Wirtschaftlichkeit der Versorgung durch das Kraftwerk

„Westfalen“ dann gegeben, wenn die Wärmegestehungskosten der Versorgung durch das

Kraftwerk „Westfalen“ < sind als die der dezentralen Versorgung mittels Dampfkessel je Un-

ternehmen.

Als Referenz wird davon ausgegangen, dass sich jeder Betrieb selbstständig mit Wärme,

bereitgestellt durch erdgasbetriebene Dampferzeuger, versorgt.

Mit diesem Ansatz werden nachfolgend die Anlagen einer dezentralen Versorgung mittels

Dampfkessel beschrieben.

9.1 Technische Auslegungsdaten der dezentralen Dampfkesselanlagen

Die Auslegungsdaten der dezentralen Dampfkesselanlagen je Unternehmen sind in der

Tabelle 7.2 aufgeführt.

Nachfolgen werden die zusätzlichen Auslegungsbedingungen fixiert:

- Außentemperatur Sommer Max: + 33 °C - Außentemperatur Winter Min.: - 12 °C - Verschmutzung: Industrieumgebung - Netzspannung 400 V / 50 Hz - Brennstoff: Erdgas L - Erdgasvordruck: 1 bar




- Regelung: Siemens S7 - Schallimmissionen: nach TA-Lärm, Gewerbegebiet

(Tag: 55 dB(A), Nacht: 45 dB(A) - Abgasemissionen: nach TA-Luft - Leistungsaufteilung Dampfkessel: (n+1)

9.2 Technische Beschreibung der dezentralen Dampfkesselanlagen

Nachfolgend wird der wesentliche Anlagenumfang der dezentralen Dampfkesselanlagen

beschrieben:

Komplette betriebsfertige Dampfkesselanlage, inklusive Nebenanlagen bestehend aus:

Bautechnik:

- Gebäude zur Einhausung der technischen Anlagen, bestehend aus Stahlbetonfertig-

bauteilen geeignet zur Lastaufnahme, Trapezblech-Dachkonstruktion, Türe und

Segmenttore, für die Ein-Ausbringung der Anlagenkomponenten, Lichtbänder in den

Seitenwänden, Fundamente, Gruben, etc.

- Technische Ausrüstung des Gebäudes wie Sanitär-/Heizungsanlagen, elektrische

Anlagen

- Infrastrukturmaßnahmen zur Gasversorgung da diese Maßnahmen den jeweiligen

Energieerzeugungsanlagen zuzuordnen sind.

Allgemeine Infrastrukturmaßnahmen wie die Stromversorgung, Entwässerung,

Trinkwasserversorgung bis an das Gebäude sind nicht beachtet, da diese Infrastruk-

turmaßnahmen nicht direkt den jeweiligen Energieerzeugungsanlagen zugeordnet

werden können.

- Außenanlagen zur Umgehung des Gebäudes, Einzäunung, und anteilige Zuwegung

zum Gebäude

Maschinentechnik:

- Flammrohrrauchrohrkessel mit Economiser, geregelten Überhitzer, inkl. Kesselstuhl,

Isolierung Blech verz. Reinigungstüren, Begehungsbühne inkl. Aufstiegsleiter, Aus-

mauerungen, autom. Absalz- und Abschlammeinrichtung, Speisewasserregelung,

Betriebs- und Sicherheitseinrichtungen, allen erf. groben und feinen Armaturen, allen

erf. Anschlüssen, Reinigungs- und Besichtigungsöffnung im Abgas- und Dampf-Teil,

SV-SD, interner Verrohrung und Verkabelung etc.




- Autom. Feuerung für Brennstoff Erdgas als Mono-/Duoblockbrenner, drehzahlger.

Gebläse, O2-Regelung, Erdgasversorgungsrampe inkl. Gasmengenmessung, interne

Verrohrung

- Komplette Spannungsversorgung und MSR-Technik, Siemens S 7, Profibusanschal-

tung, kompl. Verkabelung des Dampfkessels,

- Abgasmesseinrichtung für die Werte Temperatur, CO, CO2, NOx, Ruß

- Abgas-System inkl. Abgasregel- und Abgassperrklappen, Schalldämpfer VA, Halte-

rungen, Verbindungskanäle, mit Edelstahlkompensatoren, Isolierung

- Stahlschornstein freistehend, mit Innenzügen VA 1.4571, inkl. Kopf- und mittige Ru-

hebühne, Aufstiegsleiter mit Fallschutz gem. UVV, Schwingungsdämpfer, An-

schlussöffnungen Abgas und Kondensat

- WA-Anlage als VE-Anlage

- Speisewasserentgaser inkl. Speisewassergefäß, inkl. Mess-, Regel- und Absperrein-

richtungen, Dampfregelungen druck- und temperaturabhängig, allen erf. Anschlüs-

sen, Reinigungs-/Begehungsöffnung, feinen und groben Armaturen, Isolierung, Be-

gehungsbühne inkl. Aufstiegsleiter

- Kondensat-Förderstation inkl. Kondensatbehälter inkl. Mess-, Regel- und Absperrein-

richtungen, allen erf. Anschlüssen, Reinigungs-/Begehungsöffnung, feinen und gro-

ben Armaturen, Isolierung, Niveau-/Trockenlaufschutz, Kompl. Steuerung-/Regelung,

Verkabelung, Verrohrungen

- Entspanner-/Mischkühler für die Entspannung und Kühlung des Damp-

fes/Kondensates innerhalb des Kesselhauses, Abkühlung auf 35 °C, Wasserrege-

lung, allen erf. Anschlüssen, Reinigungs-/Begehungsöffnung, feinen und groben Ar-

maturen, Isolierung, Kompl. Steuerung-/Regelung, Verkabelung, Verrohrungen,

- Komplette interne Verrohrung für Dampf, Kondensat, Trinkwasser, VE-Wasser, Erd-

gas und Entlüftungs-/ Entleerungsleitungen, inkl. Halterungen (Schwerlast), Isolie-

rung, feinen und groben Armaturen, Rohrkompensatoren, Anstrich der nicht isolier-

ten Leitungen,

- Stahlbau inkl. Anstrich für weitere Bühnen, Abgassystem, etc.




Elektrische Anlagen:

- Komplette übergeordnete Spannungsversorgung für die Gesamt-

Dampfkesselanlage, inkl. Einspeisung, Strommessung, Leistungsabgängen, Potenti-

alausgleich, Erdung, Blitz-Feinschutz, Verkabelung, Kabeltrassen, Leerrohre, etc.

- Komplettes übergeordnetes MSR-System Siemens S 7, inkl. Profibusanschluss, etc.

Sonstiges:

- Lieferung frei Baustelle Lippetal

- Montage kompl. mechanisch und elektrisch

- Inbetriebnahme, Funktionsprobe (Kaltscheck, Warmscheck)

- Probebetrieb

- Emissionsmessung

9.2.1 Benötigte Erdgasinfrastruktur zur Versorgung der dezentralen

Dampfkessel Anlagen

Im primären ist für den Betrieb der dezentralen Dampfkesselanlagen eine Erdgasin-

frastruktur erforderlich.

Hierzu stehen nach Angabe des Erdgasversorgungsunternehmens der Westnetz

GmbH ein 16 bar-Netz zur Verfügung.

Die Heranführung der Gasversorgungsleitung (DN 200) bis zum Industriegebiet

„Westfalen“ erfolgt durch die Westnetz GmbH. Die Leitungslänge beträgt ca. 2.500 m.

Die Kosten für die Installation der zentralen Erdgasversorgungsleitung wurden von der

Westnetz GmbH mit 1.200.000,00 € (netto) angegeben.

Die Kosten wurden in Abhängigkeit der Heizleistung den Unternehmen zugeordnet.

Ab dem zentralen Einspeisepunkt hat jedes Unternehmen selbst auf eigene Kosten

die erforderliche Infrastruktur herzustellen.

Zur Bewertung der Maßnahmen wurde eine Erdgastrasse in dem Industriebgebiet

„Westfalen“ gem. dem Verlauf der Dampfleitungen in Abbildung 7.1 zugrunde gelegt.

Allgemeine Infrastrukturmaßnahmen wie die Stromversorgung, Entwässerung, Trink-

wasserversorgung, etc. bis an das Gebäude sind nicht beachtet, da diese Infrastruk-

turmaßnahmen nicht direkt den jeweiligen Energieerzeugungsanlagen zugeordnet

werden können.




10. Wirtschaftlichkeitsberechnung

10.1 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung

Die Wirtschaftlichkeitsberechnung hat zum Inhalt, die zuvor dargestellten Versorgungskon-

zeptionen ökonomisch zu bewerten.




ternehmen.

Die Wirtschaftlichkeitskriterien sind somit:

- Gesamt-Jahreskosten Wärmeversorgung (netto)

- Spezifische Kosten Wärmeversorgung (netto)

Die Wirtschaftlichkeitsberechnung wurde in „Anlehnung“ an die VDI 2067 T 1 mit Stand

2012 [14] vorgenommen.

Nachfolgende Kostenarten wurden ermittelt:

- kapitalgebundene Kosten

- bedarfsgebundene Kosten

- betriebsgebundene Kosten (inkl. Instandsetzung)

- sonstige Kosten (Versicherungen, Allgemeinkosten)

Als finanzmathemathematisches Verfahren wurde die „Annuitätenmethode“ angewendet.

Ermittlung der kapitalgebundenen Kosten:

Die kapitalgebundenen Kosten wurden gem. Gleichung 8.1 berechnet:

9�,t � 9� . �E<<E�� (8-1)

9�,t = Annuität der kapitalgebundenen Kosten

9� = Investitionsbetrag

� = Zinsfaktor

q = Anzahl Jahre des Betrachtungszeitraums




Ermittlung der bedarfsgebundenen Kosten:

Die bedarfsgebundenen Kosten wurden gem. Gleichung 8.2 berechnet:

9�,i � �.� (8-2)

9�,i = Annuität der bedarfsgebundenen Kosten

� = jährlicher Wärme-, bzw. Brennstoffbedarf

� = Preis für Wärme-, bzw. Brennstoff-, bzw. CO2-Zertifikate (Emissionen)

Die Kosten für die CO2-Zertifikate wurde gem. Gleichung 8.3 berechnet:

9�,i � �.��O .��.� (8-3)

9�,i = Annuität der bedarfsgebundenen Kosten

� = jährlicher Brennstoffbedarf

��O = spezifischer CO2-Emissionsfaktor

�� = Faktor für Zuteilung an kostenlosen CO2-Zertifikaten

� = Preis für Wärme-, Brennstoff-, bzw. CO2-Zertifikate (Emissionen)

Ermittlung der betriebsgebundenen Kosten:

Die betriebsgebundenen Kosten wurden gem. Gleichung 8.4 berechnet:

9�,� � 9�. �� Z� (8-4)

9�,�= Annuität der betriebsgebundenen Kosten


�� = Faktor für Aufwand Instandsetzung

��Z = Faktor für Aufwand Wartung / Inspektion

(Die Kosten für den Inspektions-Aufwand für die Begehung/Einsicht der Anla-

gen wurden über den Ansatz der Personalkosten beachtet)




Ermittlung der sonstigen Kosten:

Die sonstigen Kosten wurden gem. Gleichung 8.5 berechnet:

9�,� � 9�. �� (8-5)

9�,�= Annuität der sonstigen Kosten


�� = Faktor für Aufwand sonstiger Kosten

Eine preisdynamische Betrachtung wurde nicht in Ansatz gebracht.

Dafür wurde jedoch eine Sensitivitätsbetrachtung vorgenommen. Dazu wurden in Punkt 11

die Maßnahmen bzgl. ihrer Elastizität in Abhängigkeit des Wärme-, bzw. Brennstoffpreises

und in Abhängigkeit des Fremdkapitalzinssatzes untersucht.

Die Kostenberechnung wurde in der Form vorgenommen, dass getrennt nach den nachfol-

gend definierten Konzeptionen der Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“

für:

- Variante 1.1, mit einem Verlauf der Rohrleitungstrasse unterhalb der

Lippe

- Variante 1.2, mit einem Verlauf der Rohrleitungstrasse entlang der Au

Tobahn BAB 2 und

- Variante 2, Referenzversorgung, dezentral mit einer Dampfkesselanla-

ge je Unternehmen

die Wirtschaftlichkeitskriterien:



ermittelt, um eine eindeutige Aussage über die wirtschaftliche, bzw. ökonomische geeigne-

te Wärmeversorgung des Industriebetriebes „Westfalen“ vornehmen zu können.




10.2 Prüfung Inanspruchnahme von Fördermittel

Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnung wurde zusätzlich geprüft, ob Fördermittel für

die Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ in Anspruch genommen werden

können.

Zur Förderung des Ausbaus der Kraft-Wärme-Kopplung wurde das Kraft-Wärme-

Kopplungs-Gesetzt (KWKG) [15] im Jahre 2012 novelliert.

Damit wurde eine erweiterte Förderung für die Wärmespeicherung und -weiterleitung im

KWKG verankert.

Nachfolgend werden die wesentlichen Aspekte, ob eine Förderung der Maßnahmen gem.

Variante 1.1 und Variante 1.2 möglich ist, abgewogen:

Voraussetzungen für eine Förderung:

Bei der Förderung von Netzen muss es sich um Einrichtungen zur leitungsgebundenen

Versorgung mit Wärme handeln, die über eine horizontale Ausdehnung über die Grund-

stücksgrenzen des Standortes der einspeisenden KWK-Anlagen hinaus verfügen.

Es wird vorausgesetzt, dass das Netz auch durch eine beliebige Anzahl von weiteren Nut-

zern zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden könnte.

Förderfähige Netze:

Das erste Kriterium ist, das mit dem Neu- oder Ausbau ab dem 01.01.2009 begonnen wor-

den sein und die Inbetriebnahme des neuen oder ausgebauten Wärmenetzes bis spätes-

tens zum 31.12.2020 erfolgt sein muss.

Das zweite Kriterium ist, dass die Versorgung die an das neue Wärmenetz angeschlosse-

nen Verbraucher entweder überwiegend mit Wärme aus KWK-Anlagen erfolgt und für den

geplanten Endausbau des Netzes eine Wärmeeinspeisung aus KWK-Anlagen einen Anteil

von 60 % nachgewiesen werden muss.

Auch hier gilt, dass mindestens ein Wärmeabnehmer an das Netz angeschlossen sein

muss, der nicht gleichzeitig Eigentümer oder Betreiber der einspeisenden KWK-Anlage ist.

Zum Erreichen des 60-%-Kriteriums kann allerdings auch industrielle Abwärme in die Be-

rechnung mit einbezogen werden, wenn zur Erzeugung der industriellen Abwärme kein zus.

Brennstoff eingesetzt wird.

Förderfähig bei einem Neubau sind alle Investitionen.

Höhe des Zuschlags:

Der Zuschlag beträgt für




- neu verlegte Wärmeleitungen bis DN 100, 100,00 €/lfdm., max. 40 % der an-

satzfähigen Kosten,

- neu verlegte Wärmeleitungen größer DN 100, max. 30 % der ansatzfähigen

Kosten

Die Gesamtförderung ist je Projekt auf max. 10 Mio. € begrenzt.

Da überwiegend Rohrleitungen die größer als DN 100 sind zum Einsatz kommen, wird eine

Förderung der Maßnahmen mit 30 % in Ansatz gebracht.

Ansatzfähige Kosten:

Ansatzfähig sind alle Kosten, die für erforderliche Leistungen Dritter im Rahmen des Neu-

baus des Wärmenetzes tatsächlich anfallen, bzw. notwendig sind, um eine entsprechende

Leitung zu verlegen.

Zu den förderfähigen Netzteilen gehören die Haupt-, Verteilleitung und die Hausanschluss-

leitung. Die Hausstation, bzw. Übergabestation ist nicht förderfähig.

Die Förderung verringert sich um mögliche Anschlusskostenbeiträge des Netzbetreibers.

Ausgenommen von den ansatzfähigen Kosten sind solche für die Planung, kalkulatorische

Kosten, Grundstücks-, Versicherungs- und Finanzierungskosten.

Diese anteiligen Kosten wurden separat ausgewiesen.

Alle zuvor aufgeführten Kriterien werden erfüllt, sodass die Maßnahmen zur Versorgung

des Industriegebietes „Westfalen“ aus dem Kraftwerk „Westfalen“ förderfähig sind und wird

bei der weiteren Wirtschaftlichkeitsberechnung beachtet.

10.3 Erläuterungen zur Wirtschaftlichkeitsberechnung

Nachfolgend werden für die definierten Konzeptionen die wesentlichen Betriebsdaten und

Kosten erläutert.

10.3.1 Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ aus dem

Kraftwerk „Westfalen“, Variante 1.1 und 1.2

In den Anlagen 1 bis 6 sind die Kosten sowie die Berechnung der Annuität der kapital- und

betriebsgebundenen Kosten aufgeführt.




Die Ermittlung der Kosten für die aufgeführten Anlagen wurde auf Basis der in Punkt 7.2.1

und 7.2.2 beschrieben Trassenführung ermittelt. Dazu wurden bei potentiellen Unterneh-

men Richtpreise eingeholt, sowie ergänzende Kosten auf Basis von Erfahrungswerten ge-

planter Anlagen ermittelt.

Da der Dampfpreis für das Jahr 2016 von der RWE Generation angegeben wurde, werden

die Kosten der jeweiligen Gewerke ebenso für die Jahre 2014 und 2015 mit einer Preisstei-

gerungsrate von je 1,5 %/a angepasst.

Die Kosten sind somit netto (ohne ges. Mehrwertsteuer) mit Preisbasis 2016.

Die Kosten sind dabei in die Gewerke Bau-, Maschinen- und Elektrotechnik differenziert

ausgewiesen.

Des Weiteren wurden die Kosten und die Annuität der kapital- und betriebsgebundenen

Kosten separat für die jeweiligen Trassenverläufe ausgewiesen.

Die Faktoren für den Aufwand Instandsetzung und Wartung wurden differenziert der Anlage

Tabellen A1 bis A6 aus [14] entnommen.

Bei der Ermittlung der Kosten wurde eine Sicherheit in Höhe von 10 % beachtet.

In der Anlage 7 wurden die Gesamtkosten und die Annuität der kapital- und betriebsgebun-

denen Kosten getrennt für die Gewerke Bau-, Maschinen- und Elektrotechnik zusammen-

gestellt.

In der Anlage 8 sind zusätzlich die anteiligen förderungsfähigen Kosten differenziert darge-

stellt.

In den Anlage 10 bis 11 ist die Berechnung der Gesamt-Jahreskosten sowie die der spezi-

fischen Kosten der Wärmeversorgung differenziert nach den Trassenverläufen ohne Förde-

rung enthalten.

Die Kostenberechnung wurde auf Basis der in Tabelle 10.1 aufgeführten Daten vorgenom-

men.




Tabelle 10.10.1: Angaben zur Berechnung der Gesamt-Jahreskosten, spezifischen Kosten

der Wärmeversorgung

Dampfpreis 1) 35,54 €/MWh

Preis für CO2-Zertifikate 2) 15,00 €/t

Strompreis (Mischpreis) 3) 14,00 ct/kWh

VE-Wasserpreis 4) 5,26 €/m3

Zinssatz q 5) 8 %

Zeitraum T 6) gem. [14] Jahre

Anmerkungen zu nachfolgenden in Tabelle 8.1 aufgeführten Daten: 1) Dampfpreis, bezogen auf das Jahr 2016, gem. Angabe RWE Generation 2) CO2-Zerftifikate für das Jahr 2016, in Höhe von 15,00 €/t angesetzt, da davon aus-

gegangen werden kann, dass durch die angestrebte Verknappung der Zuteilung von kostenlosen Zertifikaten sich der Preis für CO2-Zerftifikate erhöht.

3) Der Strompreis (Mischpreis) wurde mit 14,00 ct/kWh für Industriekunden festgelegt 4) VE-Wasserpreis bezogen auf das Jahr 2016, gem. Angabe RWE Generation 5) Der Zinssatz wurde aus [2], entnommen 6) Der jeweilige Zeitraum T wurde aus [14] für die jeweiligen Anlagenkomponenten

entnommen.

In der Anlage 10 wurden die technischen Daten und die Betriebswerte zusammenfassend

aufgeführt, bzw. ermittelt.

In der Anlage 11 sind die Gesamtkosten der Herstellung sowie die weiteren Kosten für

Gutachten, Planungsleistungen gem. [16] zus. angegeben.

Darüber hinaus sind dort die bedarfsgebundenen Kosten für den Dampf- und Strombezug

sowie für den VE-Wasserbedarf ermittelt.

Der spez. Preis für den Dampfbezug wurde von der RWE Generation unter Beachtung der

in Punkt 7.8 aufgeführten Kriterien ermittelt. Der Dampfbezugspreis beruht sich auf das

Jahr 2016 und ist nicht unabhängig von den Volllaststunden.

Der in Tabelle 10.1 angegebene Dampfpreis bezieht sich auf ca. 5.915 h/a Volllaststunden.

Bei Volllaststunden in Höhe von ca. 8.000 h/a verringert sich der Dampfpreis auf 35,34

€/MWh.

Des Weiteren wurden die Kosten für den VE-Wasserbedarf von der RWE Generation an-

gegeben.

Die betriebsgebundenen Kosten wurden mit dem Faktor �� für den Aufwand Instandsetzung

und mit dem faktor ��Z für den Aufwand Wartung / Inspektion gem. der Tabellen A1 bis

A6 [14] ermittelt.




Die Personalkosten wurden für die Bedienung der Anlagen berücksichtigt, wobei zur Kos-

tenermittlung ein Stundensatz von 75,00 €/h angesetzt wurde.

Die „Sonstigen Kosten“ beinhalten den Aufwand für die Verwaltung und sonstige allgemei-

ne Kosten und wurden prozentual, bezogen auf die Gesamtkosten, ermittelt.

In der Anlage 12 wurden die Ergebnisdaten zur Berechnung der Gesamt-Jahreskosten und

der spezifischen Kosten der Wärmeversorgung zusammengestellt und berechnet.

In den Anlagen 13 bis 15 wurden auf Basis der zuvor beschriebenen Systematik die Ge-

samt-Jahreskosten und die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung, jedoch unter Be-

achtung der Förderung gem. Punkt 10.2, berechnet.

In der nachfolgenden Tabelle 10.2 sind die Ergebnisse der Kostenberechnung zusammen-

gestellt:

Tabelle 10.2: Zusammenstellung der Ergebnisse der Kostenberechnung für die Wärmever-

sorgung des Industriegebietes „Westfalen“ aus dem Kraftwerk „Westfalen“

Rohrtrasse unterhalb der

Lippe Variante 1.1

Rohrtrasse entlang der Au-

tobahn BAB 2 Variante 1.2

o. Förderung

m. Förde-

rung o. Förderung

m. Förde-

rung

Gesamt-Jahreskosten €/a 39.225.218 38.579.689 37.830.558 39.045.064

Spezifische Kosten der

Wärmeversorgung €/MWh 42.23

41,54

42,88

42,04

10.3.2 Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ dezentral mit

„Dampfkesselanlagen“ je Unternehmen , Variante 2

In den Anlagen 4 bis 6 sind die Kosten sowie die Berechnung der Annuität der kapital- und

betriebsgebundenen Kosten aufgeführt.

Die Ermittlung der Kosten für die aufgeführten Anlagen wurde auf Basis der in Punkt 9.2

beschrieben Anlagentechnik bzgl. der Dampfkesselanlagen ermittelt. Dazu wurden bei po-




tentiellen Unternehmen Richtpreise eingeholt, sowie ergänzende Kosten auf Basis von Er-

fahrungswerten geplanter Anlagen ermittelt.

Da der Dampfpreis für das Jahr 2016 von der RWE Generation angegeben wurde, werden

die Kosten der jeweiligen Gewerke ebenso für die Jahre 2014 und 2015 mit einer Preisstei-

gerungsrate von je 1,5 %/a angepasst.

Die Kosten sind somit Netto (ohne ges. Mehrwertsteuer) mit Preisbasis 2016.

Die Kosten sind dabei in die Gewerke Bau-, Maschinen- und Elektrotechnik differenziert

ausgewiesen.

Des Weiteren wurden die Kosten und die Annuität der kapital- und betriebsgebundenen

Kosten separat für jedes Unternehmen ausgewiesen.

Die Faktoren für den Aufwand Instandsetzung und Wartung wurde differenziert der Anlage

Tabelle A1 bis 6 aus [14] entnommen.

Bei der Ermittlung der Kosten wurde eine Sicherheit in Höhe von 10 % beachtet.

In der Anlage 9 wurden die Gesamtkosten und die Annuität der kapital- und betriebsgebun-

denen Kosten getrennt für jedes Unternehmen zusammenfassend aufgeführt.

In der Anlage 15 bis 17 ist die Berechnung der Gesamt-Jahreskosten sowie die der spezifi-

schen Kosten der Wärmeversorgung enthalten.

Die Kostenberechnung wurde auf Basis der in Tabelle 10.3 aufgeführten Daten vorgenom-

men.

Tabelle 10.3: Angaben zur Berechnung der Kosten

Gaspreis P 1) €/MWh 35,75

Preis für CO2-Zertifikate 2) €/t 15,00

f CO2 Emissionsfaktor, 3) t/MWh 0,224

F Z Faktor für Zuteilung an kostenlosen

Zertifikaten in 2016 4)

0,65

Heizwert Hu kWh/m3 10,00

Ho/Hu 1,1

Jahres-Dampfkessel-Nutzungsgrad 5) % 85

Strompreis (Mischpreis) 6) ct/kWh 14,00

VE-Wasserpreis Dampfkesselanlage 7) €/m3 6,5

Zinssatz q % 8

Zeitraum T Jahre

gem. [14]




Anmerkungen zu den in Tabelle 10.3 aufgeführten Daten: 1) Der Gaspreis wurde bei der RWE-Gas-Vertrieb für die konkreten Bedarfsgrößen

bzgl. der Unternehmen angefragt und ist in Tabelle 10.4 berechnet 2) CO2-Zerftifikate für das Jahr 2016, in Höhe von 15,00 €/t angesetzt, da davon aus-

gegangen werden kann, dass durch die angestrebte Verknappung der Zuteilung von kostenlosen Zertifikaten sich der Preis für CO2-Zerftifikate erhöht.

3) Emissionsfaktor gem. § 24, [17] 4) Faktor für die Zuteilung an kostenlosen Zertifikaten bis 2020 gem. Artikel 9/10a, [18], 5) In [2], in Punkt 3.5, wurde ein Jahres-Dampfkessel-Wirkungsgrad von 90 % aufge-

führt, den wir für diese Betrachtung als zu optimistisch ansehen, sodass ein Jahres-Dampfkessel-Nutzungsgrad von 85 % berücksichtigt wurde.

6) Der Strompreis (Mischpreis) wurde mit 14,00 ct/kWh für Industriekunden festgelegt 7) VE-Wasserpreis bezogen auf das Jahr 2016 wurde auf Basis des Trink-

/Abwasserpreises der Gemeinde Lippetal und unter Beachtung der Kosten für Ener-gie, Chemikalien, etc. ermittelt.

8) Der jeweilige Zeitraum T wurde aus [14] für die jeweiligen Anlagenkomponenten entnommen.

In der Anlage 16 wurden ebenso die technischen Daten und die Betriebswerte zusammen-

fassend aufgeführt, bzw. ermittelt.

In der Anlage 17 sind die Gesamtkosten der Herstellung sowie die weiteren Kosten für

Gutachten, Planungsleistungen gem. [16] zus. angegeben.

Darüber hinaus sind die bedarfsgebundenen Kosten für den Erdgas- und Strombezug so-

wie für den VE-Wasserbedarf ermittelt.

Der Preis für den Erdgasbezug wurde von der RWE-Gas-Vertrieb AG angegeben. Die

Preisbasis ist das Jahr 2014.

Da der Dampfpreis für das Jahr 2016 von der RWE Generation angegeben wurde, müsste

der Erdgaspreis ebenso auf das Jahr 2016 bezogen werden.

Dies wurde nicht vorgenommen, da in den nächsten Jahren davon ausgegangen werden

kann dass der Erdgaspreis konstant, bzw. möglicherweise um 0,50 bis 1,00 ct/kWh sinkt.

Mit diesem Hintergrund wurden bei der Ermittlung des nachfolgend in Tabelle 10.4 ermit-

telten Erdgaspreisen eine Preisanpassung an das Jahr 2016 nicht berücksichtigt.

Der Erdgas-Mischpreis wurde ermittelt, da in der Wirtschaftlichkeitsberechnung die Anlagen

der Unternehmen zusammengefasst sind. Die Wichtung der Unternehmen erfolgte auf Ba-

sis des jeweiligen Erdgasbedarfes.




Tabelle 10.4: Angaben zur Berechnung des Erdgasmischpreises

Fleischind. Brauereiind. Molkereiind. Papierind.

Erdgasbedarf MWh/a 53.000 26.000 190.000 821.000

Erdgasleistung MW 22,3 7,1 42,3 114,1

Erdgaspreis gem. Anga-

be RWE-Gas-Vertrieb AG,

Marktgebiet NCG 1)

ct/kWh 3,22 3,10 3,07 3,00

Erdgassteuer ct/kWh 0,55

Erdgaspreis inkl. Erdgas-

steuer ct/kWh 3,77 3,65 3,62 3,55

Erdgaspreis auf Basis des Erdgasbedarfs ge-wichtet

€/MWh 35,75

Anmerkungen zu den in Tabelle 10.4 aufgeführten Daten: 1) Erdgaspreis inkl. Netznutzungsentgelte der Westnetz, im Marktgebiet NCG.

Der VE-Wasserpreis wurde auf Basis des Trink-/Abwasserpreises der Gemeinde Lippetal

und unter Beachtung der Kosten für Energie, Chemikalien, etc. ermittelt. Die Preisbasis ist

das Jahr 2014.

Der VE-Wasserpreis müsste ebenso auf das Jahr 2016 bezogen werden. Nach Angabe der

Gemeinde Lippetal kann in den nächsten Jahren davon ausgegangen werden, dass der

Trink- und Abwasserpreis konstant bleibt, sodass eine Preisanpassung für das Jahr 2016

nicht berücksichtigt wurde.

Des Weiteren wurden in der Anlage 17 die betriebsgebundenen Kosten analog zu Punkt

10.3 ermittelt. Dies gilt ebenso für die Personalkosten und den „Sonstigen Kosten“.

In der Anlage 18 wurden die Ergebnisdaten zur Berechnung der Gesamt-Jahreskosten und

der spezifischen Kosten der Wärmeversorgung berechnet.

In der nachfolgenden Tabelle 10.5 sind die Ergebnisse der Kostenberechnung zusammen-

gestellt:




Tabelle 10.5: Zusammenstellung der Ergebnisse der Kostenberechnung für die Wärmever-

sorgung des Industriegebietes „Westfalen“ dezentral mit „Dampfkesselanlagen“ je Unter-

nehmen

Dezentral mit Dampfkes-

selanlagen

Gesamt-Jahreskosten €/a 54.486.919 Spezifische Kosten der Wärmeversorgung €/MWh 58,66

10.4 Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsberechnung

In der Anlage 19 sind die Gesamtkosten, die kapital-, verbrauchs-, betriebsgebundenen,

sowie die Personal und die Kosten für Verwaltung, Allgemeines und die Gesamt-

Jahreskosten sowie die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung für die Varianten zur

Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ wie:

- Variante 1.1, Rohrtrasse mit einem Verlauf der Rohrleitungstrasse

unterhalb der Lippe,

- Variante 1.2, mit einem Verlauf der Rohrleitungstrasse entlang der

Autobahn

- Variante 2, und als Referenzvariante, dezentral mit einer Dampfkessel-

anlage je Unternehmen

gegenüber gestellt.

Nachfolgende Ergebnisse lassen sich deutlich aus der Anlage 19 ableiten.

1. Die Gesamtkosten der Variante 2 sind deutlich die höchsten, da für die Unternehmen separate Dampfkesselanlagen beachtet wurden. Die Gesamtkosten der Variante 1.1 sind im Vergleich zur Variante 1.2, bedingt durch den kürzeren Trassenverlauf, deutlich geringer. Der Einfluss der Förderung in Höhe von 30 % nach [15] ist ersichtlich. Auf die zuvor aufgeführten Kosten hat die Förderung einen signifikanten Einfluss.

2. Die Höhe der kapitalgebundenen Kosten verhält sich kongruent zu den Gesamtkosten. Es ist ersichtlich, dass der Einfluss der kapitalgebunden Kosten nicht signifikant ist. 3. Die bedarfsgebundenen Kosten sind von größter Bedeutung. Die Höhe ist

maßgeblich abhängig bei Variante 1.1 und Variante 1.2 vom Dampfpreis und bei

Variante 2 vom Erdgas-Mischpreis.




Der Einfluss der Preise für die VE-Wasserversorgung und der für die CO2-Zertifikate ist

dagegen nicht signifikant.

Die bedarfsgebundenen Kosten der Variante 1.2 sind im Vergleich zur Variante 1.1 ge-

ringfügig höher, da sie bedingt durch den längeren Trassenverlauf einen höheren Wär-

meverlust, aufweist.

Der Einfluss der bedarfsgebundenen Kosten ist somit signifikant.

4. Die betriebsgebundenen Kosten haben die gleiche Ausprägung wie die kapitalgebunde-nen Kosten. Der Unterschied zwischen der Variante 1.1 und 1.2 ist auch hier durch den längeren Trassenverlauf der Variante 1.2 begründet. Die betriebsgebundenen Kosten der Variante sind auch hier die höchsten, da sie kom-plexer und aufwendiger zu betreiben sind.

5. Die Personal- wie auch die Kosten für Verwaltung, Allgemeines unterliegen bzgl.

ihrer Höhe dem gleichen Muster wie zuvor in Punkt 4 dargestellt.

Der Einfluss der betriebsgebundenen sowie die Personal- und Kosten für Verwaltung,

Allgemeines sind nicht signifikant.

Die Gesamt-Jahreskosten der Wärmeversorgung spiegeln bzgl. ihrer Höhe die zuvor

beschriebenen Gründe wieder. Dieser Sachverhalt gilt ebenso für die spezifischen

Energiekosten der Wärmeversorgung.

Die Gesamt-Jahreskosten sowie die spezifischen Energiekosten der Wärmeversorgung

sind in der folgenden Tabelle 10.6 enthalten:

Tabelle 10.6: Darstellung der Gesamt-Jahreskosten und die spezifischen Kosten der Wärme-

versorgung

Variante Gesamtkosten Gesamt-

Jahreskosten spezifische

Kosten € €/a €/MWh 1.1 Trassenführung unterhalb Lippe o. Förderung

26.426.925

39.225.218

42,23

1.1 Trassenführung unterhalb Lippe m. Förderung

19.257.898

38.579.689

41,54

1.2 Trassenführung entlang der BAB 2 o. Förderung

32.188.125

39.830.558

42,88

11.2 Trassenführung entlang der BAB 2 m. Förderung

23.428.687

39.045.064

42,04

2 dezentral mit Dampfkesselanlage 36.791.707 54.486.919 58,66

Aus Tabelle 10.6 ist deutlich ersichtlich das die Variante 1.1 mit Förderung die wirtschaft-

lichste Variante zur Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ darstellt.




11. Sensitivitätsanalyse

Die Sensitivitätsanalyse zeigt, welche Variablen für die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeits-

berechnung besonders bedeutsam sind und somit besonders sorgfältig prognostiziert wer-

den sollten.

Wie zuvor in Punkt 10.5 bereits deutlich wurde, sind in dieser Betrachtung die signifikanten

Variablen der Dampf- und Erdgaspreis.

Die Veränderung der beiden Variablen auf die Gesamt-Jahreskosten sowie auf die spezifi-

schen Kosten der Wärmeversorgung ist in den Anlagen 20 und 21 dargestellt.

Wie aus der Anlage 19 bereits abgeleitet wurde, zeigt sich auch in den Anlagen 20 und 21

die Vorteilhaftigkeit der Variante 1.1 und 1.2 gegenüber der Variante 2.

Des Weiteren ist aus den Anlagen 20 und 21 ersichtlich, dass der Dampfpreis um ca. 40 %

ansteigen könnte, bis eine Preisparität der Gesamt-Jahreskosten und der spezifischen Kos-

ten der Wärmeerzeugung zum Erdgaspreises erzielt würde.

Somit wird die Elastizität der Varianten 1.1 und 1.2 gegenüber der Variante 2 deutlich.

Zusätzlich wurde zur Analyse die Variable Fremdkapitalzins in den Anlagen 21 und 22 be-

trachtet. Es zeigt sich, dass die Veränderung der Variable auf die Gesamt-Jahreskosten

sowie auf die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung nicht signifikant ist.

Daraus wird ersichtlich, dass der Fremdkapitalzins keine signifikante Variable darstellt.




12. Zusammenfassung

12.1 Aufgabenaufstellung

12.2 Beschreibung der Projektvoraussetzungen

Das Land NRW hat das Ziel, den Anteil des durch KWK-Anlagen erzeugten Stroms von der

Zeit 10% auf 25 % bis 2020 zu erhöhen.

Mit diesen Rahmenbedingungen hat sich die Gemeinde Lippetal den verstärkten Einsatz

der Kraft-Wärme-Kopplungstechnologie (KWK) zum Ziel gesetzt, um sich in NRW aktiv an

der Erreichung der vorgegebenen Ziele einzubringen.

Die Gemeinde Lippetal ist derzeit bestrebt, das Industriegebiet „Westfalen“ neu zu entwi-

ckeln und beabsichtigt die Umsetzung eines Regionaländerungsverfahrens.

Im Rahmen der bisherigen Planungen zur Gebietsentwicklung war die Fortschreibung des

Regionalplanes in Verbindung mit den aktuellen Zielsetzungen der Landesregierung, die

zur Erreichung der ehrgeizigen Klimaschutz-Ziele die KWK als eine wesentliche Zukunfts-

technologie und Standortvoraussetzung für neue Industriegebietsentwicklungen benannt

hat, zu beachten.

Dieser Sachverhalt wurde nochmals in dem neuen Entwurf des Landesentwicklungsplan

(LEP 2025) [1] aufgenommen.

In unmittelbarer Nachbarschaft zum neu geplanten Industriegebiet „Westfalen“ befindet sich

das Kraftwerk „Westfalen“ der RWE Generation, mit dem das neu geplante Industriegebiet

mit Energie, bzw. mit weiteren Produkten versorgt werden könnte.

Der obige Hintergrund war der Grund dafür, dass im Rahmen der bisherigen Gebietsent-

wicklung von der zuständigen Bewilligungsbehörde die „besondere Zweckbestimmung“ de-

finiert wurde, dass das neu geplante Industriegebiet „Westfalen“ mit Energie und wenn

möglich eventuell mit weiteren Produkten des Kraftwerks „Westfalen“ der RWE Generation

zu versorgen ist.







In diesem Kontext entwickelte sich in der Gemeinde Lippetal die Aufgabenstellung zu prü-

fen, ob die grundsätzliche Energieversorgung von potentiellen Unternehmen in dem neu-

nen Industriegebiet „Westfalen“ mit dem nahegelegenen Kraftwerk „Westfalen“ der RWE

Generation möglich ist.

Somit wurde die Ingenieurbüro Zammit GmbH mit der Durchführung der Machbarkeits-

studie im Rahmen des zuvor aufgeführten Förderprogramms von der Bezirksregierung

Arnsberg beauftragt.

Die Beantragung der Fördermittel aus dem Förderprogramm erfolgte dabei durch die Inge-

nieurbüro Zammit GmbH.

Die Basis für die Durchführung der Machbarkeitsstudie ist die Landesstudie „Potentialerhe-

bung von Kraft-Wärme-Kopplung in Nordrhein-Westfalen“ (Nr. 2.7 der o.a. Richtlinie) [2].

Abgrenzung de Machbarkeitsstudie

Es sei an dieser Stelle deutlich darauf hingewiesen, dass Maßnahmen resultieren aus ge-

bietsplanerischen Aspekten nicht berücksichtigt sind, da sie derzeit nicht bekannt sind.

Dies betrifft z.B. Maßnahmen die aus den Auflagen der „Schutzgebiete“ resultieren.

12.3 Beschreibung der Struktur der Machbarkeitsstudie

Wie zuvor beschrieben wird in der nachfolgenden Machbarkeitsstudie die Versorgung des

Industriebetriebes „Westfalen“ mit Nutzwärme aus dem Kraftwerk „Westfalen“ der RWE

Generation heraus, untersucht (Variante 1).

Die Versorgung des Industriegebietes mit Strom erfolgt dabei aus dem Versorgungsnetz

des zuständigen Stromversorgungsunternehmens.

Mit diesem Ansatz wandelt sich das Kraftwerk von einem Kondensationskraftwerk zu einem

Entnahme-Kondensationskraftwerk, sodass damit eine „Kraft-Wärme-Kopplung“ erfolgt.

Für die Anbindung des Kraftwerks „Westfalen“ werden zwei Möglichkeiten der Leistungs-

führung beachtet. Eine Möglichkeit (Variante 1.1) ist die Leitungen unterhalb der Lippe zu




führen. Eine weitere Möglichkeit (Variante 1.2) ist die Leitungen entlang der Autobahn A2

anzuordnen.

Zum anderen wird in der Machbarkeitsstudie eine alternative Wärmeerzeugung in der die

jeweiligen Unternehmen mit „Dampfkessel auf Erdgasbasis“ versorgt werden untersucht,

wobei die Stromversorgung ebenso aus dem Versorgungsnetz des zuständigen Stromver-

sorgers erfolgt (Variante 2).

Die Wirtschaftlichkeit der Variante 1 ist dann gegeben, wenn die Wärmegestehungskosten

der Variante 1 < sind als die der Variante 2.

12.4 Erschließung des neuen Industriegebietes „Westfalen“

Die Gemeinde Lippetal beabsichtigt, östlich der Autobahnanschlussstelle „Hamm-Uentrop“

der BAB 2 das Industriegebiet „Westfalen“ mit besonderer Zweckbestimmung zu entwi-

ckeln. Das Ergebnis der bisherigen Standortplanung ergab eine Bruttofläche von 80 ha. Die

besondere Zweckbestimmung dieses Standortes ergibt sich aus der Möglichkeit, Energie

und eventuell weitere Produkte des Kraftwerks „Westfalen“ der RWE zu nutzen. Die Abbil-

dung 2.1 zeigt die Lage des betrachteten Gebietes.




Abbildung 12.1: Darstellung des Industriegebietes „Westfalen“ (Quelle: Google Maps)

Das zu erschließende Industriegebiet hat eine Gesamtfläche in Höhe von ca. 80 ha (brutto).

Die Nutzfläche wird durch den Flächenbedarf der „Infrastruktur“ und für die Berücksichti-

gung von „Ausgleichsflächen“ geringer sein und wird im Folgenden mit 80 % der Gesamt-

fläche angenommen.

Dies ergibt eine Nutzfläche in Höhe von ca. 64 ha (netto).

Im Rahmen der weiteren Gebietsplanungen ist die zuvor ermittelte Nutzfläche in Höhe von

64 ha zu überprüfen.




Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass derzeit von der Gemeinde Lippetal keine

konkreten Unternehmen, benannt wurden.

12.5 Wärmeauskopplung aus den RWE-Kraftwerk „Westfalen“

Die Möglichkeit der Wärmeauskopplung ist in Punkt 3 beschrieben.




Die neuen Kraftwerksblöcke sind nach Darstellung der RWE Generation für eine Dampf-

auskopplung ausgerüstet, um später eine Fernwärme- oder Prozessdampfnutzung zu er-

möglichen.

Somit ist eine mögliche Energieversorgung des geplanten Industriegebietes „Westfalen“ mit

dem Kraftwerk „Westfalen“ grundsätzlich möglich.

Die erforderlichen Prämissen werden nachfolgend ermittelt und mit dem Kraftwerk abgegli-

chen.

Die Auskopplung von Wärme hat eine Steigerung des Kraftwerks-Nutzungsgrades zur Fol-

ge.

12.6 Festlegung der potenziellen Unternehmen

In Punkt 4 ist die Festlegung der potentiellen Unternehmen beschrieben.

Die Festlegung der potentiellen Unternehmen, die sich in dem Gewerbegebiet neu ansie-

deln könnten, erfolgte auf Basis der in der Studie „Potentialerhebung von Kraft-Wärme-

Kopplung in NRW“ [2] aufgeführten Industriebranchen.

In Abstimmung mit der Gemeinde Lippetal wurden die nachfolgenden Industriebranchen

wie

- Ernährung und - Papier

näher betrachtet.

Da im erweiterten Umkreis der Gemeinde Lippetal sich insbesondere Unternehmen aus der

Ernährungsindustrie befinden wurde in Abstimmung mit der Gemeinde Lippetal nachfol-

gende Unternehmen fixiert:

5. Fleischverarbeitung 6. Brauerei 7. Molkerei 8. Papierherstellung

Die oben aufgeführten Branchen wurden auch deswegen betrachtet, da sie bezogen auf

die in Deutschland befindlichen Betriebe in NRW mit einem hohen Anteil vertreten sind.




Die Wahrscheinlichkeit, dass sich Unternehmen in dem Industriegebiet „Westfalen“ aus den

zuvor fixierten Branchen ansiedeln, ist somit besonders gegeben.

Alle Unternehmen zeichnen sich durch einen hohen Bedarf an Prozesswärmebedarf aus,

der überwiegend zur Produktion der Güter genutzt wird.

Zusätzlich besteht ein weiterer Energiebedarf für die Beheizung der Räume und für die

Warmwasserbereitung.

Des Weiteren weisen die oben ausgewählten Unternehmen einen ganzjährigen relativ kon-

stanten Energiebedarf auf.

Bei der Auswahl der Größe der Unternehmen werden solche bevorzugt berücksichtigt, die

statistisch eine hohe Wahrscheinlichkeit darstellen, dass Sie in dem neuen Industriegebiet

„Westfalen“ angesiedelt werden können.

Abgrenzung zur Auswahl der Industriebranchen, bzw. Unternehmen:

Die Auswahl der zuvor definierten Industriebranchen bzw. Unternehmen basiert ausschließ-

lich auf energetischen Gesichtspunkten.

Unternehmerische sowie umweltrelevante Aspekte werden in dieser Untersuchung nicht

betrachtet.

12.7 Abschätzung des Nutzwärmebedarfs der Unternehmen

Die Ermittlung des Nutzwasserbedarfes der jeweiligen Unternehmen wurden in Punkt 5 be-

schrieben.

Der Nutzwärmebedarf wurde für die jeweiligen Unternehmen getrennt auf Basis der ein-

schlägig aufgezeigten Literatur sowie auf Basis der Studie „Potentialerhebung von Kraft-

Wärme-Kopplung in Nordrhein-Westfalen“ [2] abgeschätzt.

Zusätzlich wurde die obige Datenbasis mit solchen aus eigenen Machbarkeitsuntersuchun-

gen bewertet.

Somit wurde erzielt, dass der weiteren Betrachtung belastbare Nutzwärmebedarfe für die

jeweiligen Unternehmen zugrunde liegen.

Zusätzlich wurden die zur Wärmeversorgung benötigten Energiezustände ermittelt.




12.8 Ermittlung des Gesamt-Nutzwärmebedarfs für das Industriegebiet „West-

falen“

In Punkt 6 wurde der Gesamt-Nutzwärmebedarf auf Basis der ermittelten Energiebedürf-

nisse der jeweiligen Branchen für das Industriegebiet „Westfalen“ ermittelt.

Die betrachteten Unternehmen wurden hinsichtlich Ihrer Größe so gewählt, dass die Wahr-

scheinlichkeit einer Ansiedlung als realistisch eingeschätzt werden kann.

In Punkt 5 war es das primäres Ziel, Unternehmen energetisch zu bewerten, mit denen ein

repräsentativer Energiemix erzielbar wird.

Des Weiteren wurde der Gesamtenergie-Nutzbedarf auf die Nutzfläche des Industriegebie-

tes „Westfalen“ von 64 ha skaliert.

12.9 Ermittlung des Gesamt-Nutzwärmebedarfes

Der Gesamt-Nutzwärmebedarf, bezogen auf eine Gebäudefläche von 33 ha wurde bzgl.

der jeweiligen Unternehmen ermittelt.

Da die Nutzfläche des Industriegebäudes „Westfalen“ gem. Punkt 2.2 64 ha beträgt, ist in

der nachfolgenden in Tabelle 12.1 der Gesamt-Nutzwärmebedarf bezogen auf eine Fläche

von 64 ha aufgeführt.

Tabelle 12.1: Zusammenfassung des Nutzwärmebedarfes, Flächen 64 ha

Nutzwärmebedarf

[MWh/a]

Heizleistung

[MW]

Volllaststunden

[h/a]

Benötigte

Fläche

[ha]


Brauerei 22.800 6 3.800 9

Molkerei 162.000 36 4.500 21


Gesamt 928.800 157 5.915 64

Auf Basis des in Tabelle 6.2.1 ermittelten Wärmebedarfs wird nachfolgend die Gesamtan-

schluss-Leistung zusätzlich ermittelt.

12.10 Ermittlung der Gesamt-Heizleistung

Die Ermittlung der Gesamt-Heizleistung wurde unter Ansatz eines Gleichzeitigkeitsfaktors

in Punkt 6.2 vorgenommen.




Die Daten des Anschlusses des Industriegebietes „Westfalen“ sind in Tabelle 12.2 zusam-

mengefasst.

Tabelle 12.2: Zusammenfassung der Energiedaten für den Anschluss an das Industriegebiet

„Westfalen“

Nutzwärmebedarf

[MWh/a]

Heizleistung

[MW]

Anschlussdaten 928.800 102

Der Anschluss des Industriegebietes „Westfalen“ erfolgt auf Basis der in Tabelle 12.2 fixier-

ten Daten.

Ein Wärmeverlust, der bedingt durch die Wärmeverluste des Leitungsnetzes vorhanden ist,

wird hier nicht in Ansatz gebracht, da er in Relation zu den in Punkt 5 und 6 vorgenomme-

nen Bewertung unbedeutend ist.

Sollten sich die zuvor fixierten Kriterien ändern, so sind in jedem Fall deren Einflussnahme

auf die Ermittlung des Nutzwärmebedarfes und der Gesamtanschluss-Heizleistung neu zu

bewerten.

12.11 Konzepterstellung der Infrastruktur zur Wärmeversorgung des Indust-

riegebietes „Westfalen“

Für die Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ ist eine Rohrleitungstrasse mit

den in Punkt 7.1 aufgeführten Medien erforderlich.

In Punkt 1.2 wurde beschrieben, dass in dieser Machbarkeitsstudie die Anbindung des

Kraftwerkes „Westfalen“ an das Industriegebiet „Westfalen“ über zwei Trassenabläufe be-

achtet wird.

Eine Möglichkeit (Variante 1.1) ist, die Trassenteilung unterhalb der Lippe vorzunehmen.

Eine weitere Möglichkeit (Variante 1.2) ist, die Trassenteilung entlang der Autobahn BAB 2

anzuordnen. Die Rohrleitungstrassen wurden in Punkt 7 detailliert beschrieben.


schriebene Trassenführung insbesondere im Hinblick auf die Nutzung der tangierenden

Grundstücke möglich.





12.11.1 Variante 1.1 Trassenführung unterhalb „Lippe“

In Punkt 7.2.1 ist der Verlauf der Trassenführung beschrieben.

Das Gebiet, in dem die Rohrleitungstrasse verläuft, ist als Schutzgebiet deklariert.

Insbesondere sind die Auflagen der Schutzgebiete Natura 2000 / FFH-Gebiet „Lippeaue“

und der „Uentroper Wald“ zu beachten. Der Verlauf der Rohrleitungstrasse ist in Abbildung

12.2 dargestellt.

Die Unterquerung der Lippe erfolgt in einem Bereich, in dem die Lippe eine geringe Breite

aufweist. Die Dükerung der Lippe ist ein umweltschonendes Verfahren, das bereits oftmals

für die Unterquerung von Strom und Erdgastrassen in der Vergangenheit angewendet wur-

de. Die betroffenen genehmigenden Behörden haben diese Maßnahmen positiv begleitet.

Der Trassenverlauf auf dem Industriegebiet ist derzeit fiktiv in der dargestellten Form ange-

nommen, da eine konkretere Gebietsplanung nicht vorliegt, dass eine kurze Trassenfüh-

rung erzielt wird.


12.11.2 Variante 1.2: Trassenführung entlang der Autobahn BAB 2

In Punkt 7.2.2 ist der Verlauf der Trassenführung beschrieben.

Der Verlauf der Rohrleitungstrasse ist in Abbildung 12.3 dargestellt.

Zur Überquerung der Lippe und einer Straße ist es notwendig einen Versprung nach oben

an die Autobahnbrücken der BAB 2 zu errichten. Die statischen Belange bzgl. der Auto-

bahnbrücken sind im weiteren Verlauf der Planungen zu konkretisieren.




Abbildung 12.12.3: Darstellung der Trassenführung, Variante 1.2 (Quelle: Google Maps)

Nach Darstellung der RWE Generation wie auch der Gemeinde Lippetal ist die zuvor dar-

gestellte Trassenführung insbesondere im Hinblick auf die Nutzung der tangierenden

Grundstücke ebenso möglich.

12.12 Auswahl des Rohrleitungssystems

In Punkt 7.3 wurden für die Medien die Verlegung der Rohrleitungstrasse „über oder unter

Flur“ beschrieben, wobei unter Abwägung der in Punkt 7.2.1 fixierten vermutlich sehr hohen

Anforderungen an die ökologische Integrität der neuen Rohrleitungstrasse in die vorhande-

nen Schutzgebiete die „unter Flur“ Rohrtrassenverlegung fixiert wurde.

Für die Wärmeversorgung mit Dampf inkl. der Ableitung des Streckenkondensates wurde

ein Sicherheits-Stahlmantel-Rohr gewählt.

Als Nachweis der Praxistauglichkeit wurde in Punkt 7.3 ein Referenzprojekt beschrieben.

Für den Transport des Kondensates von den jeweiligen Verbrauchern aus, wurde ein

kunststoffummanteltes Sicherheitsrohr (KMR-Rohr) gewählt.

Zur Überwachung der Rohrleitungen wurden Leckage-Überwachungssysteme berücksich-

tigt, sodass sichergestellt wird, das Betriebsmedien nicht in den Boden gelangen können.




12.13 Einschätzung der Umwelteinwirkungen durch die Wärmeversorgung

gem. Variante 1.1 und 1.2

In Punkt 7.4, bzw. in 7.4.1 wurden die Medien wie Dampf, Streckenkondensat und das zu-

rückgeförderte Kondensat von den jeweiligen Unternehmen auf ihre Umwelteinwirkung be-

wertet.

Für die Medien besteht kein signifikantes gefährdendes Potential an Verunreinigung des

Bodens.

Bzgl. des Kondensates von den Unternehmen könnte es durch Betriebsstörungen in den

Unternehmen zu Kontamination des Kondensates kommen.

Hierfür wurde die Messung der Werte wie Trübe, Leitfähigkeit und Temperatur in den Über-

gabestationen der jeweiligen Unternehmen beachtet, die unmittelbar eine mögliche unzu-

lässige Kontamination an Inhaltsstoffen signalisiert.

Somit besteht für das Medium Kondensat im Betriebs- und im Störfall kein signifikantes ge-

fährdendes Potential an Verunreinigung des Bodens.

Des Weiteren wurde in Punkt 7.4.2 eine Einschätzung der Umwelteinwirkung durch die

Rohrtrasse und durch Unterquerung der Lippe auf die Schutzgebiete vorgenommen.

Wie bereits in Punkt 7.2.1 beschrieben verläuft die derzeit betrachtete Rohrtrasse in Nach-

barschaft zu den Schutzgebieten „Natura 2000 / FFH-Gebiet „Lieppaue“ und zum „Uentro-

per Wald“. Die Gebiete unterliegen einem besonderen Schutz und dem Verschlechterungs-

verbot.

Aus diesen Gründen wurde die Rohrtrasse „unter Flur“ geplant. Dies bedeutet, dass sich

die Rohtrasse unterhalb des Erdreichs befindet, sodass sie keinen signifikanten Einfluss

auf die zuvor aufgeführten Schutzgebiete nimmt.

Wie in Punkt 7.2.1 beschrieben, unterquert in Variante 1.1 die Rohrleitungstrasse die Lippe.

Dazu ist eine „Dükerung“ der Rohrleitungen erforderlich, wobei die Durchführung der Düke-

rung in Punkt 7.4.2 beschrieben ist.

Die „Dükerung“ wurde in der Vergangenheit bereits mehrfach von den lokalen Erdgas- und

Stromversorgungsunternehmen für die Medien wie z.B. Erdgasleitungen und Stromkabel

unterhalb der Lippe angewandt. Die Erfahrungen dabei waren bisher überwiegend positiv.

Auch wurde einvernehmlich berichtet, dass die genehmigungsrechtlichen Verfahren

Kompetent und konstruktiv von den zuständigen Behörden begleitet, bzw. beschieden wur-

den.




Die Auskopplung von weiteren Medien wie z.B. VE-Wasser oder Druckluft ist gem. Punkt

7.8.1 mit „Westfalen“ dem Kraftwerk begrenzt, so dass eine zentrale Versorgung der Medi-

en nicht wirtschaftlich wäre

12.14 Dimensionierung der Dampf- und Kondensatleitungen

Die zuvor definierten Dampf- und Kondensatleitungen wurden zur Versorgung des Indust-

riegebietes „Westfalen“ dimensioniert.

Dies ist insbesondere von Bedeutung, damit die Anschlussbedingungen an die Dampfturbi-

ne innerhalb des Kraftwerks „Westfalen“ plausibel angegeben werden können.

Die nachfolgenden Anschlussbedingungen für die Dampfturbine wurden ermittelt:

Anschlussbedingungen sind:

- Dampftemperatur - Dampfdruck - Dampfmassenstrom

Um nun die Anschlusskriterien definieren zu können wurden die Netzbedingungen wie

- Temperaturabfall und - Druckverlust

bestimmt.

In Punkt 7.5 wurden die Dampfleitungen differenziert nach der Hauptzuleitung und dem

nachgeschalteten Dampfnetz zu den Unternehmen dimensioniert und die Anschlusskrite-

rien berechnet.

In Punkt 7.6 erfolgte die Dimensionierung der Streckenkondensatleitungen, wobei in Punkt

7.7 die Kondensatleitungen für das von den Unternehmen zurückzuführende Kondensat

und die Kondensatrückspeisestationen dimensioniert wurden.




12.15 Auskopplung des Dampfes, Übernahme des Kondensates aus dem

Kraftwerk „Westfalen“ und Beeinflussung des Kraftwerks-Nutzungsgrades

In Punkt 7.8.1 wurden die Rahmenbedingungen der Dampfauskopplung aus dem Kraftwerk

„Westfalen“ und in Punkt 7.8.2 die der Übernahme des von den Unternehmen zurückge-

führten Kondensates fixiert.

In Punkt 7.8.3 wurde der Einfluss der Maßnahme auf den Kraftwerks-Nutzungsgrad fixiert.

Wie bereits in Punkt 3 beschrieben erhöht sich durch die Dampfauskopplung der Kraft-

werksnutzungsgrad.

Nach Angabe der RWE Generation beträgt des Kraftwerks-Nutzungsgrad für Block D und

E:

- Block im Kondensationsbetrieb: ca. 44 % - Block im Heizkraftbetrieb: ca. 53 %

Somit ist durch die Wärmeauskopplung aus dem Kraftwerk „Westfalen“ eine Steigerung des

Nutzungsgrades um ca. 7 % erreichbar.

12.16 Primärbrennstoff- bzw. CO2-Einsparung

In Punkt 8 wurde die Brennstoff, bzw. die Einsparung an CO2-Emissionen ermittelt.

Eine Primärbrennstoffeinsparung des Kraftwerks ist durch die Wärmeauskopplung nicht er-

zielbar, sodass das Kraftwerk direkt keine CO2-Emissionen einspart.

Die vermiedenen Emissionen resultieren aus den eingesparten Emissionen der Dampfkes-

selanlagen in den jeweiligen Unternehmen gem. Variante 2.

Die eingesparten jährlichen CO2-Emissionen betragen 242.799 t/a.

Es zeigt sich somit ein deutlicher ökologischer Vorteil, wenn die Energieversorgung des In-

dustriegebietes „Westfalen“ mit dem Kraftwerk „Westfalen“ erfolgt.

12.17 Dezentrale Versorgung des Industriegebietes (Variante 2)




ternehmen.




Als Referenz wird davon ausgegangen, dass sich jeder Betrieb selbstständig mit Wärme,

bereitgestellt durch erdgasbetriebene Dampferzeuger, versorgt.

In Punkt 9.1 sind die technischen Auslegungsdaten der Dampfkesselanalgen aufgeführt,

wobei in Punkt 9.2 die Dampfkesselanlagen bzgl. des Anlagenumfangs beschrieben sind.

Die Beschreibung beinhaltet die bau-, maschinen- und elektrotechnischen Anlagen.

In Punkt 9.3 ist die benötigte Erdgasinfrastruktur zur Versorgung der Dampfkesselanlagen

beschrieben.

Allgemeine Infrastrukturmaßnahmen wie die Stromversorgung, Entwässerung, Trinkwas-

serversorgung, etc. bis an das Gebäude sind nicht beachtet, da diese Infrastrukturmaß-

nahmen nicht direkt den jeweiligen Energieerzeugungsanlagen zugeordnet werden können.

12.18 Wirtschaftlichkeitsberechnung

12.18.1 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung

Die Wirtschaftlichkeitsberechnung hat zum Inhalt, die zuvor dargestellten Versorgungskon-

zeptionen ökonomisch zu bewerten.




ternehmen.

Die Wirtschaftlichkeitskriterien sind somit:



Die Wirtschaftlichkeitsberechnung wurde in „Anlehnung“ an die VDI 2067 T 1 mit Stand

2012 [14] vorgenommen.

Nachfolgende Kostenarten werden ermittelt:

- kapitalgebundene Kosten

- bedarfsgebundene Kosten




- betriebsgebundene Kosten (inkl. Instandsetzung)

- sonstige Kosten Versicherungen, Steuern)

Als finanzmathemathematisches Verfahren wurde die „Annuitätenmethode“ angewendet.

12.18.2 Prüfung Inanspruchnahme von Fördermittel

Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsberechnung wurde zusätzlich geprüft, ob Fördermittel für

die Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ in Anspruch genommen werden

können.

Zur Förderung des Ausbaus der Kraft-Wärme-Kopplung das Kraft-Wärme-Kopplungs-

Gesetzt (KWKG) im Jahre 2012 novelliert [15].

Damit wurde eine erweiterte Förderung für die Wärmespeicherung und -weiterleitung im

KWKG verankert.

Alle aufgeführten Kriterien werden erfüllt, sodass die Maßnahmen zur Versorgung des In-

dustriegebietes „Westfalen“ aus dem Kraftwerk „Westfalen“ für die Variante 1.1 und Varian-

te 1.2 nach dem KWKG förderfähig sind.

Die Höhe der Förderung beträgt 30 % bzgl. der ansatzfähigen Kosten.

12.19 Erläuterung zur Wirtschaftlichkeitsberechnung

In Punkt 10.3.1 und in Punkt 10.3.2 ist die Berechnung der jeweiligen Kostenarten, sowie

die Erläuterung der in Ansatz gebrachten Eckwerte für die Variante 1.1 und 1.2 und für Va-

riante 2 enthalten.

12.20 Ergebnis und Fazit der Wirtschaftlichkeitsberechnung

In der Anlage 19 sind die Gesamtkosten, die kapital-, verbrauchs-, betriebsgebundenen,

sowie die Personal und die Kosten für Verwaltung, Allgemeines und die Gesamt-

Jahreskosten sowie die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung für die Varianten zur

Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ wie:

- Variante 1.1: Rohrtrasse mit einem Verlauf der Rohrleitungstrasse

unterhalb der Lippe,

- Variante 1.2: mit einem Verlauf der Rohrleitungstrasse entlang der

Autobahn




- Variante 2: und als Referenzvariante, dezentral mit einer Dampfkessel-

anlage je Unternehmen

gegenüber gestellt.

Nachfolgende Ergebnisse lassen sich deutlich aus der Anlage 19 ableiten.

1. Die Gesamtkosten der Variante 2 sind deutlich die höchsten, da für die Unter-nehmen separate Dampfkesselanlagen beachtet wurden. Die Gesamtkosten der Variante 1.1 sind im Vergleich zur Variante 1.2, bedingt durch den kürzeren Trassenverlauf, deutlich geringer. Der Einfluss der Förderung in Höhe von 30% nach [10] ist ersichtlich. Auf die zuvor aufgeführten Kosten hat die Förderung kei-nen signifikanten Einfluss.

2. Die Höhe der kapitalgebundenen Kosten verhält sich kongruent zu den Gesamt-kosten. Es ist ersichtlich, dass der Einfluss der kapitalgebunden Kosten nicht signifikant ist.

3. Die bedarfsgebundenen Kosten sind von größter Bedeutung. Die Höhe ist maß-geblich abhängig bei Variante 1.1 und Variante 1.2 von dem Dampfpreis und bei Variante 2 vom Erdgas-Mischpreis. Der Einfluss der VE-Wasserversorgung und der für die CO2-Zertifikate sind nach-rangig. Die bedarfsgebundenen Kosten der Variante 1.2 sind im Vergleich zur Variante 1.1 geringfügig höher, da sie bedingt durch den längeren Trassenverlauf einen höheren Wärmeverlust, aufweist. Der Einfluss der Preise für die bedarfsgebundenen Kosten ist nicht signifikant.

4. Die betriebsgebundenen Kosten haben die gleiche Ausprägung wie die kapitalge-bundenen Kosten. Der Unterschied zwischen der Variante 1.1 und 1.2 ist auch hier durch den längeren Trassenverlauf der Variante 1.2 begründet. Die betriebsgebundenen Kosten der Variante sind auch hier die höchsten, da sie komplexer und aufwendiger zu betreiben sind.

5. Die Personal- wie auch die Kosten für Verwaltung, Allgemeines unterliegen bzgl. ihrer Höhe dem gleichen Muster wie zuvor in Punkt 4 dargestellt. Der Einfluss der betriebsgebundenen sowie die Personal- und Kosten für Verwal-tung, Allgemeines sind nicht signifikant. Die Gesamt-Jahreskosten der Wärmeversorgung spiegeln bzgl. ihrer Höhe die zuvor beschriebenen Gründe wieder. Dieser Sachverhalt gilt ebenso für die spezi-fischen Energiekosten der Wärmeversorgung. Die Gesamt-Jahreskosten sowie die spezifischen Energiekosten der Wärmever-sorgung sind in der folgenden Tabelle 12.3 enthalten:




Tabelle 12.3: Darstellung der Gesamt-Jahreskosten und die spezifischen Kosten der Wärme-

versorgung

Variante Gesamtkosten Gesamt-

Jahreskosten Spezifische

Energiekosten € €/a €/MWh

1.1 Trassenführung unterhalb Lippe

o. Förderung

26.426.925

39.225.218

42.23

1.1 Trassenführung unterhalb Lippe

m. Förderung

19.257.898

38.579.689

41.54

1.2 Trassenführung entlang der Au-

tobahn A 2 o. Förderung

32.188.125

39.830.558

42.88

11.2 Trassenführung entlang der

Autobahn A 2 m. Förderung

23.428.687

39.045.064

42.88

2 dezentral mit Dampfkesselanlage 36.791.707 54.486.919 58.66

Aus Tabelle 9.6 ist deutlich ersichtlich das die Variante 1.1 mit Förderung die wirtschaft-

lichste Variante zur Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ darstellt.

12.21 Sensitivitätsanalyse

Die Sensitivitätsanalyse zeigt, welche Variablen für die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeits-

berechnung besonders bedeutsam sind und somit besonders sorgfältig prognostiziert wer-

den sollten.

Wie zuvor in Punkt 10.5 bereits deutlich wurde, sind in dieser Betrachtung die signifikanten

Variablen der Dampf- und Erdgaspreis.

Die Veränderung der beiden Variablen auf die Gesamt-Jahreskosten sowie auf die spezifi-

schen Kosten der Wärmeversorgung ist in den Anlagen 21 und 22 dargestellt.

Wie aus der Anlage 20 bereits abgeleitet wurde, zeigt sich auch in den Anlagen 21 und 22

die Vorteilhaftigkeit der Variante 1.1 und 1.2 gegenüber der Variante 2.

Des Weiteren ist aus den Anlagen 21 und 22 ersichtlich, dass der Dampfpreis um ca. 40 %

ansteigen könnte, bis eine Preisparität der Gesamt-Jahreskosten und der spezifischen Kos-

ten der Wärmeerzeugung zum Erdgaspreises erzielt würde.

Somit wird die Elastizität der Varianten 1.1 und 1.2 gegenüber der Variante 2 deutlich.




Zusätzlich wurde zur Analyse die Variable Fremdkapitalzins in den Anlagen 22 und 23 be-

trachtet. Es zeigt sich, dass die Veränderung der Variable auf die Gesamt-Jahreskosten

sowie auf die spezifischen Kosten der Wärmeversorgung nicht signifikant.

Daraus wird ersichtlich, dass der Fremdkapitalzins keine signifikante Variable darstellt.

13. Schlussfolgerungen und Ausblick

Die Machbarkeitsstudie beinhaltet die ökonomische und ökologische Einschätzung, bzgl.

der Wärmeversorgung des Industriegebietes „Westfalen“ mit dem Kraftwerk „Westfalen“.

Konkrete Unternehmen, die ein Interesse an der Ansiedlung in dem Industriegebiet „West-

falen“ haben, konnten bis dato von der Gemeinde Lippetal nicht benannt werden.

In der Machbarkeitsstudie wurden auf Basis von Plausibilitätskriterien Unternehmen der

Fleischverarbeitung, Brauerei-, Molkerei- und Papierherstellung berücksichtigt.

Hierfür wurde der Gesamtnutzwärmebedarf und die Gesamt-Heizleistung ermittelt.

Für die Versorgung des Industriegebietes „Westfalen wurden zwei Varianten der Trassen-

führung bewertet:

- Variante 1.1 Trassenführung unterhalb der „Lippe“ - Variante 1.2, Trassenführung entlang der BAB 2

Die betrachteten Rohrtrassen durch oder in Nachbarschaft zu den Schutzgebieten „Natura

2000 / FFH-Gebiet „Lieppaue“ und zum „Heutroper Wald“ verlaufen, wurde eine „unter Flur“

Verlegung beachtet.

Die Rohrleitungen sind als Stahlmantel- / bzw. Kunststoffummanteltes-Sicherheitsrohr aus-

geführt, die mit Überwachungseinrichtungen ausgestattet sind, so dass nach dem Stand

der Technik eine Kontermination des Bodens vermieden wird.

Die Bewertung möglicher Umwelteinflüsse ergaben, dass diese nicht signifikant sind.

Für den Anschluss der Medien an das Kraftwerk „Westfalen“ wurden die Bedingungen wie

Dampf-, Kondensat-, Druck- und Temperaturmassenstrom ermittelt.

Ebenso wurden die Grenzen der Versorgungskapazitäten beschrieben.

Die Auskopplung der Wärme hat eine Erhöhung des Kraftwerks-Nutzungsgrades von 44%

auf 53% zur Folge.

Die CO2-Einsparung beläuft sich auf 242.799 t/a.




Die Wirtschaftlichkeitsberechnung hat als Ergebnis, dass die Variante 1.1 mit Gesamt-

Jahreskosten in Höhe von 38.579.689 € (netto) und mit spezifischen Kosten in Höhe von

41.54 €/MWh die wirtschaftlichste ist.

Die weitere Sensitivitätsbetrachtung unterstützt zusätzlich obiges Ergebnis.

Die Ergebnisse belegen, dass eine wirtschaftliche Wärmeversorgung des Industriegebietes

„Westfalen“ mit dem Kraftwerk „Westfalen“ möglich ist.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist, dass die bedeutsamen und hohen ökologischen Rah-

menbedingungen bzw. Aufforderungen eingehalten, bzw. erfüllt werden können.

Bei der Bewertung der ökologischen Aspekte sollte ebenso die bedeutsame CO2-

Einsparung in Höhe von 242.799 t/a beachtet werden.

Ausblick:

Zur weiterführenden Beantwortung der Frage, ob die Wärmeversorgung des Industriegebie-

tes „Westfalen“ mit dem Kraftwerk „Westfalen“ wirtschaftlich ist, sollten die nachfolgenden

Varianten zur Wärmeversorgung geprüft werden.

- Einsatz der Gasturbinentechnologie (GT) - Einsatz der Gas- und Dampfturbinentechnologie (G_ u_ D)

Für die weitere Gebietsentwicklung sollten nachfolgende Prozesse vorangebracht werden:

1. Entwicklung einer gemeinsamen Strategie zur Gebietsentwicklung mit den Nachbar-komunen

2. Akquisition potentieller, energieintesiver Unternehmen 3. Einleitung eines Regionaländerungsverfahrens




Quellenangabe: [1] Entwurf des Landesentwicklungsplanes

[2] Bremer Energie Institut, Fraunhofer Institut, u.a., Abschlussbericht der Studie Potentialerhebung von

Kraft-Wärme-Kopplung in Nordrhein-Westfalen, Mai 2011

[3] Energieinstitut der Wirtschaft GmbH, Wien, 2010, KMU-Initiative zur Energieeffizienzsteigerung Be-

gleitstudie: Kennwerte zur Energieeffizienz in KMU

[4] Bayerisches Landesamt für Umweltschutz, 2000, Minderung öko- und klimaschädlicher Abgase aus

industriellen Anlagen durch rationale Energienutzung - Fleischverarbeitender Betrieb –

[5] Geschäftsbericht 2012/2013, des „Bundesverbandes der Deutschen Fleischindustrie“ e.V.

[6] Neumarkter Lammsbräu, Nachhaltigkeitsbericht 2012

[7] WINenergy, Energiekennzahlen und –sparpotenziale in Brauereien

[8] Technisches Büro Weihenstephan GmbH, Juli 2009, Flächen- und Kostenbedarf für Brauereineubau-

ten

[9] Geschäftsbericht 2009, des „deutschen Brauerei-Bundes e.V.

[10] Geschäftsbericht 2012/2013, des „Milchindustrie-Verbandes e.V.

[11] Rubrik „Papierfakten 2013“, des Arbeitgeberverbandes der Rheinisch-Westfälischen Papierindustrie

e.V.

[12] VGB-Richtlinie R450 L

[13] AGFW-Arbeitsblatt FW 308

[14] VDI 2067 T1, 2012 Anhang A, Tabellen A2 bis A6

[15] Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG), 2012

[16] Honorarordnung für Architekten und Ingenieure, HOAI 2013

[17] Zuteilungsverordnung 2020 – ZUV 2011

[18] Richtlinie 2003/87/EG, Artikel 9/100




Anlage 1: Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Variante 1.1 und 1.2




Anlage 2 Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Variante 1.1 und 1.2




Anlage 3 Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Variante 1.1 und 1.2




Anlage 4 Ermittlung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Variante 2












Anlage 7: Zusammenstellung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, ohne Förderung gem. KWKG,





Anlage 8: Zusammenstellung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, mit Förderung gem. KWKG,





Anlage 9: Zusammenstellung der Kosten, kapital- und betriebsgebundenen Kosten, Variante 2




Anlage 10: Technische Daten, Betriebswerte, ohne Förderung, Variante 1.1 und 1.2

Technische Daten, Betriebswerte:

ohne Förderungunterhalb Lippe an Autobahn A 2

Variante 1.1 Variante 1.2

JahreswärmebedarfHeizleistung Industriegebiet "Westfalen" MW 157,00 157,00Gleichzeitigkeitsfaktor % 65,00 65,00Heizleistung Industriegebiet "Westfalen" MW 102,00 102,00Wärmebedarf Industriegebiet "Westfalen" MWh/a 928.800 928.800Volllaststunden h/a 5.915 5.915

JahresstrombedarfStrombedarf Leistung Industriegebiet "Westfalen" kW 20 25Strombedarf Arbeit Industriegebiet "Westfalen" KWh/a 118.300 147.875

Jahres-VE-Wasserbedarf

VE-Wasserbedarf m3/h 112 114

VE-Wasserbedarf m3/a 662.480 675.730

WärmeversorgungKraftwerk

"Westfalen"




Anlage 11: Betriebswirtschaftliche Daten, ohne Förderung, Variante 1.1 und 1.2

Betriebswirtschaftliche Daten:



Kosten, gesamt €/a 23.896.925 29.198.125 Förderung gem. KWKG (30 %) €/a 0 0 Kosten nach Förderung €/a 23.896.925 29.198.125

Bautechnik €/a 3.453.893 4.355.267 Maschinentechnik €/a 19.750.693 24.140.160 Elektrotechnik €/a 692.339 702.697

Gutachten €/a 330.000 390.000 Planungsleistungen gem HOAI €/a 2.200.000 2.600.000 Zuschüsse für Planungsleistungen, etc. €/a 0 0 Gesamtkosten nach Zuschüssen, Preisbasis 2016, netto €/a 26.426.925 32.188.125

Zinssatz %/a 8,00 8,00

Kosten Energiebedarf / Sonstige Kosten €/a 36.681.613,00 36.751.719,95 Dampfbezug RWE, Preisbasis 2016, netto 35,74 €/MWh €/a 33.195.312 33.195.312 Strombezug RWE (Mischpreis), Preisbasis 2016, netto 14,00 ct/KWh €/a 1.656 2.070

VE-Wasserbezug, Preisbasis 2016, netto 5,26 €/m3 €/a 3.484.645 3.554.338

Kosten Wartung- und Instandhaltung, gesamt €/a 344.473 406.706 Bautechnik €/a 69.078 87.105 Maschinentechnik €/a 254.625 298.520 Elektrotechnik €/a 20.770 21.081

Kosten Personal, gesamt €/a 25.200 26.800 Bautechnik €/a 3.600 3.800 Maschinentechnik €/a 14.400 15.000 Elektrotechnik €/a 7.200 8.000

Kosten Verwaltung, Allgemein, gesamt €/a 22.170 27.020 Bautechnik 0,05% €/a 1.727 2.178 Maschinentechnik 0,10% €/a 19.751 24.140 Elektrotechnik 0,10% €/a 692 703

Kosten Kapital, gesamt €/a 2.151.761 2.618.311 Bautechnik €/a 289.644 365.233

Maschinentechnik €/a 1.791.601 2.181.506

Elektrotechnik €/a 70.516 71.571

"Westfalen"





Anlage 12: Ergebnisdaten ohne Förderung, Variante 1.1 und 1.2

Ergebnisdaten:



Kosten Kapital, gesamt €/a 2.151.761,34 2.618.310,85 Bautechnik €/a 289.644,05 365.233,42 Maschinentechnik €/a 1.791.601,09 2.181.506,18 Elektrotechnik €/a 70.516,21 71.571,25

Kosten Energiebedarf / Sonstige Kosten €/a 36.681.613,00 36.751.719,95 Bautechnik €/a 33.195.312,00 33.195.312,00 Maschinentechnik €/a 1.656,20 2.070,25 Elektrotechnik €/a 3.484.644,80 3.554.337,70

Kosten Wartung- und Instandhaltung, gesamt €/a 344.473,31 406.706,22 Bautechnik €/a 69.077,87 87.105,35 Maschinentechnik €/a 254.625,29 298.519,96 Elektrotechnik €/a 20.770,16 21.080,91

Kosten Personal, gesamt €/a 25.200,00 26.800,00 Bautechnik €/a 3.600,00 3.800,00 Maschinentechnik €/a 14.400,00 15.000,00 Elektrotechnik €/a 7.200,00 8.000,00

Kosten Verwaltung, Allgemein, gesamt €/a 22.169,98 27.020,49 Bautechnik €/a 1.726,95 2.177,63 Maschinentechnik €/a 19.750,69 24.140,16 Elektrotechnik €/a 692,34 702,70

Gesamt-Jahreskosten der Wärmeversorgung, netto €/a 39.225.217,64 39.830.557,51

Spezifische Kosten der Wärmeversorgung, netto €/MWh 42,23 42,88

Spezifische Kosten der Wärmeversorgung €/MWh 42,23 42,88


"Westfalen"




Anlage 13: Technische Daten, Betriebswerte, mit Förderung, Variante 1.1 und 1.2

Technische Daten, Betriebswerte:

mit Förderung unterhalb Lippe an Autobahn A 2


JahreswärmebedarfHeizleistung Industriegebiet "Westfalen" MW 157,00 157,00Gleichzeitigkeitsfaktor % 65,00 65,00Heizleistung Industriegebiet "Westfalen" MW 102,00 102,00Wärmebedarf Industriegebiet "Westfalen" MWh/a 928.800 928.800Volllaststunden h/a 5.915 5.915

JahresstrombedarfStrombedarf Leistung Industriegebiet "Westfalen" kW 20 25Strombedarf Arbeit Industriegebiet "Westfalen" KWh/a 118.300 147.875

Jahres-VE-Wasserbedarf

VE-Wasserbedarf m3/h 112 114

VE-Wasserbedarf m3/a 662.480 675.730


"Westfalen"




Anlage 14: Betriebswirtschaftliche Daten, mit Förderung, Variante 1.1 und 1.2

Betriebswirtschaftliche Daten:

mit Förderung unterhalb Lippe an Autobahn A 2


Kosten, gesamt, abzgl. Förderung €/a 16.727.848 20.438.687 Förderung gem. KWKG €/a 7.169.078 8.759.437 Kosten nach Förderung €/a 16.727.848 20.438.687

Bautechnik €/a 2.417.725 3.048.687 Maschinentechnik €/a 13.825.485 16.898.112 Elektrotechnik €/a 484.637 491.888

Gutachten €/a 330.000 390.000 Planungsleistungen gem HOAI €/a 2.200.000 2.600.000 Zuschüsse für Planungsleistungen, etc. €/a 0 0 Gesamtkosten nach Zuschüssen, Preisbasis 2016, netto €/a 19.257.848 23.428.687

Zinssatz %/a 8,00 8,00

Kosten Energiebedarf / Sonstige Kosten €/a 36.681.613,00 36.751.719,95 Dampfbezug RWE, Preisbasis 2016, netto 35,74 €/MWh €/a 33.195.312 33.195.312 Strombezug RWE (Mischpreis), Preisbasis 2016, netto 14,00 ct/KWh €/a 1.656 2.070

VE-Wasserbezug, Preisbasis, netto 5,26 €/m3 €/a 3.484.645 3.554.338

Kosten 'Wartungs- und Instandhaltungskosten, gesamt €/a 344.473 406.706 Bautechnik €/a 69.078 87.105 Maschinentechnik €/a 254.625 298.520 Elektrotechnik €/a 20.770 21.081

Kosten Personal, gesamt €/a 25.200 26.800 Bautechnik €/a 3.600 3.800 Maschinentechnik €/a 14.400 15.000 Elektrotechnik €/a 7.200 8.000

Kosten Verwaltung, Allgemein, gesamt €/a 22.170 27.020 Bautechnik 0,05% €/a 1.727 2.178 Maschinentechnik 0,10% €/a 19.751 24.140 Elektrotechnik 0,10% €/a 692 703

Kosten Kapital, gesamt €/a 1.506.233 1.832.818 Bautechnik €/a 202.751 255.663

Maschinentechnik €/a 1.254.121 1.527.054

Elektrotechnik €/a 49.361 50.100


"Westfalen"




Anlage 15: Ergebnisdaten, mit Förderung, Variante 1.1 und 1.2




Anlage 16: Technische Daten, Betriebswerte, Variante 2

WärmeversorgungTechnische Daten, Betriebswerte: dezentral mit

"Dampfkesselanlagen"

Variante 2

JahreswärmebedarfHeizleistung Industriegebiet "Westfalen" MW 157,00Gleichzeitigkeitsfaktor % 65,00Heizleistung Industriegebiet "Westfalen" MW 102,00Wärmebedarf Industriegebiet "Westfalen" MWh/a 928.800Volllaststunden h/a 5.915

JahreserdgasbedarfJahres-Dampfkesselwirkungsgrad % 85Erdgasbedarf Hu MWh/a 1.092.706Erdgasbedarf Ho (Ho/Hu = 1,1) 1,1 MWh/a 1.201.976

JahresstrombedarfStrombedarf Leistung Industriegebiet "Westfalen" kW 400Strombedarf Arbeit Industriegebiet "Westfalen" KWh/a 2.365.969

Jahres-VE-WasserbedarfVE-Wasserbedarf m3/h 112VE-Wasserbedarf m3/a 662.471

CO2-EmissionAnteilige Heizleistung (Molkerei, Papierindustrie) MW 133CO2-Emissionsfaktor t/TJ 62

CO2-Emissionsfaktor (Benchmark gem. Zuteilungsverordnung 2020) t/MWh 0,224

CO2-Emissionen t/a 269.579




Anlage 17: Betriebswirtschaftliche Daten, Variante 2

WärmeversorgungBetriebswirtschaftliche Daten: dezentral mit


Variante 2

Kosten, gesamt €/a 33.191.707

Bautechnik €/a 3.847.902 Maschinentechnik €/a 26.225.740 Elektrotechnik €/a 3.118.065

Gutachten €/a 500.000 Planungsleistungen gem HOAI €/a 3.100.000 Zuschüsse für Planungsleistungen, etc. €/a 0 Gesamtkosten nach Zuschüssen €/a 36.791.707

Zinssatz %/a 8,00

Kosten Energiebedarf / Sonstige Kosten €/a 49.941.663,22 Erdgasbezug RWE, (Ho), Preisbasis 2016, netto 35,75 €/MWh €/a 42.974.077 Strombezug Thyssengas (Mischpreis), Preisbasis 2016, netto14,00 ct/KWh €/a 33.123,57

VE-Wasserkosten, Preisbasis 2016, netto 6,50 €/m €/a 4.306.064 FZ Kürzungsfaktor Zuteilung kostenloser Zertifikate, 2016 0,65

CO2-Kosten, Preisbasis 2016, netto 15,00 €/t €/a 2.628.398

Kosten 'Wartungs- und Instandhaltung, gesamt €/a 1.142.110 Bautechnik €/a 80.680 Maschinentechnik €/a 967.888 Elektrotechnik €/a 93.542

Kosten Personal, gesamt €/a 277.200 Bautechnik €/a 3.600 Maschinentechnik (qualifizierter Kesselwärter) €/a 182.400 Elektrotechnik €/a 91.200

Kosten Verwaltung, Allgemein, gesamt €/a 31.268 Bautechnik 0,05% €/a 1.924

Maschinentechnik 0,10% €/a 26.226 Elektrotechnik 0,10% €/a 3.118

Kosten Kapital, gesamt €/a 3.094.678 Bautechnik €/a 322.686 Maschinentechnik €/a 2.454.411 Elektrotechnik €/a 317.582




Anlage 18: Ergebnisdaten, Variante 2

WärmeversorgungErgebnisdaten: dezentral mit


Variante 2

Kosten Kapital, gesamt €/a 3.094.678,27 Bautechnik €/a 322.685,67 Maschinentechnik €/a 2.454.410,78 Elektrotechnik €/a 317.581,82

Kosten Energiebedarf / Sonstige Kosten €/a 49.941.663,22 Erdgasbezug RWE, (Ho) €/a 42.974.077,29 Strombezug Thyssengas (Mischpreis) €/a 33.123,57 VE-Wasserkosten €/a 4.306.064,36

CO2-Kosten 2.628.398,01

Kosten 'Wartungs- und Instandhaltung, gesamt €/a 1.142.110,11 Bautechnik €/a 80.679,67 Maschinentechnik €/a 967.888,49 Elektrotechnik €/a 93.541,95

Kosten Personal, gesamt €/a 277.200,00 Bautechnik €/a 3.600,00 Maschinentechnik €/a 182.400,00 Elektrotechnik €/a 91.200,00

Kosten Verwaltung, Allgemein, gesamt €/a 31.267,76 Bautechnik €/a 1.923,95 Maschinentechnik €/a 26.225,74 Elektrotechnik €/a 3.118,07

Gesamt-Jahreskosten der Wärmeversorgung, netto €/a 54.486.919,36

Spezifische Kosten der Wärmeversorgung, netto €/MWh 58,66

Spezifische Kosten der Wärmeversorgung €/MWh 58,66




Anlage 19: Gegenüberstellung der Gesamt-Jahreskosten und der spezifischen Energiekosten der Wärmeversorgung




Anlage 20: Sensitivitätsbetrachtung, Dampf- / Erdgas-Preisänderung, bezogen auf die spez. Kosten Wärmeversorgung




Anlage 21: Sensitivitätsbetrachtung, Dampf- / Erdgas-Preisänderung, bezogen auf die spez. Kosten Wärmeversorgung




Anlage 22: Sensitivitätsbetrachtung, Veränderung des Fremdkapitalzinssatzes, bezogen auf die spez. Kosten Wärmeversor-

gung




Anlage 23: Sensitivitätsbetrachtung, Veränderung des Fremdkapitalzinssatzes, bezogen auf die spez. Kosten Wärmeversor-

gung

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20140225 RID Bericht Machbarkeitsstudie Industriegebiet ... · Rd. Erl. Des MKULNV NRW vom 19.10.2012, MBL NRW, 2012 vom 20.11.2012, S. 695 Durchführung einer Umweltstudie auf Basis