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Terminplan der Dampfnetzumstellung in München.
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Netzumstellung in der Praxis: Montageablauf einer Umstellwoche.
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Einsatz eines mobilen Heiz-Containers.
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Dampfnetzumstellung in München

Ganzjährig hohe Vorlauftemperaturen aufgrund historisch gewachsener Netzstrukturen prägten noch im Jahr 2000 große Teile des Münchener Fernwärmesystems. Zwei Drittel des Anschlusswertes lag in Teilnetzen mit Vorlauftemperaturen von über 100°C und Spitzentemperaturen von deutlich über 130°C. Deshalb konnten dort kostengünstige Verlegetechniken mit Kunststoffmantelrohr nicht eingesetzt werden.

Hohe Betriebs- und Instandhaltungskosten für Haubenkanäle und die zahlreichen Schächte führten insgesamt dazu, dass die Fernwärme in München nicht wirtschaftlich war. Dies gilt insbesondere für das größte der Münchener Hochtemperaturnetze, das Dampfnetz mit rund 250 km Trassenlänge, 4.400 Kunden und 1.200 MW Anschlusswert. Dabei sind die hohen Temperaturen für die meisten Kunden keineswegs erforderlich: Etwa 95% aller Münchener Fernwärmekunden benötigen Heizwärme auf einem Temperaturniveau von unter 100°C. Nur 5% nutzen die hohen Temperaturen der Fernwärme zur Dampferzeugung für Kantinen, Raumluftbefeuchtung und Niederdruckdampfheizung sowie in Absorptionskältemaschinen.

Aus diesen Gründen ist die mittelfristige Absenkung der Vorlauftemperaturen im Zuge der Umwandlung des Dampfnetzes in ein Heißwassernetz nicht nur sinnvoll, sondern auch marktgerecht. Den Schwerpunkt der Dampfnetzumstellung bilden Netzertüchtigung und Neubau der Kundenstationen. Die Leitungsertüchtigung ist erforderlich, da das künftige Heißwassernetz mit höheren Drücken betrieben wird. Die bestehenden Rohrleitungen sind in der Regel für die höheren Drücke geeignet, doch die Netzeinbauten – wie Armaturen und Kompensatoren – müssen angepasst werden. Der maximale Rücklaufdruck ist wegen des Einsatzes  Glasfaserverstärkter Kunststoffrohre auf 10 bar begrenzt und setzt dadurch auch Grenzen für den maximalen Vorlaufdruck.

Die Umstellung der Kundenstationen erfolgt durch die Neuinstallation von Kompaktstationen, die in ihren Abmessungen deutlich kleiner ausfallen als Dampf-Kundenstationen. Der Kunde gewinnt dadurch Platz in seinem Keller. Die Umstellung erfolgt nur in den heizfreien Sommermonaten innerhalb jeweils einer Woche, so dass „normale“ Kunden für 5 Werktage ohne Warmwasserversorgung sind. Den sensiblen Kunden, wie beispielsweise Krankenhäuser und Hotels, wird für diese Umstellzeit der Wärmebedarf  für Brauchwarmwasser zur Verfügung gestellt. Dies geschieht über mobile Heißwasser-Container unterschiedlicher Leistungsgrößen, die entweder gebiets- oder kundenweise zum Einsatz kommen. Bei Bedarf werden mobile Heizzentralen hinzugemietet.

Seit 2003 wurden im Durchschnitt pro Jahr etwa 400 Kunden umgestellt und 23 km Leitungen ertüchtigt. Auf Wunsch koordinieren die Stadtwerke den Umstellungsablauf, beschaffen die neue Kompaktstation und beauftragen Heizungsbaufirmen. Die öffentliche Resonanz war aufgrund guter Informationspolitik und geringer Schadensquote überwiegend positiv.

Effizienzvorteile nutzen

Mit der Dampfnetzumstellung steigern die Stadtwerke die Effizienz ihrer Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen. Denn die neue Wärmeverteilung mit Heißwasser ermöglicht es, den Dampf in den Turbinen der Heizkraftwerke noch effizienter als bisher zu verstromen. Dort kann der Dampf für Heizkondensatoren zur Erzeugung von Heißwasser bei niedrigeren Drücken entnommen werden. Dadurch wird bei gleicher Wärmeproduktion und nahezu gleichem Brennstoffeinsatz mehr Strom erzeugt und die Erzeugungskosten werden deutlich reduziert. Dieser Vorteil kann in München im neuen GuD-Heizkraftwerk (mit einer elektrischen Leistung von bis zu 450 MW) am Standort Süd direkt genutzt werden. Bei allen  Erzeugeranlagen, die kurz- und mittelfristig nicht erneuerungsbedürftig sind, werden Wärmetauscherstationen zur Umformung von Dampf auf Heißwasser installiert. Gleichzeitig reduzieren sich die Wärmeverluste im Netz sowie die Emissionen: Der reduzierte Energieeinsatz erspart Stromimporte aus dem deutschen Verbundnetz mit einem CO2-Potenzial von über 100.000 t/a. Hinzu kommen praktische Vorteile für die Fernwärme-Kunden; z.B. reduzieren sich die Investitionen für Neuanschlüsse erheblich. Und: Heißwassersysteme besitzen eine hohe Trägheit, so dass der Kunde bei Ausfall einer Erzeugeranlage nicht sofort einen Versorgungsausfall erleidet.

Kosten, Wirtschaftlichkeit

Interne Untersuchungen der Stadtwerke München ergaben, dass die spezifischen Betriebs- und Instandhaltungskosten im Dampfnetz bezogen auf die Trassenlänge durchschnittlich doppelt so hoch sind wie in Heißwassernetzen. Die daraus abgeleiteten Einsparungen bei der Umstellung auf Heißwasser betragen mehrere Mio. Euro pro Jahr, die während der Umstellungsjahre jedoch nur entsprechend dem Umstellungsfortschritt anfallen. Die Dampfnetzumstellung ist langfristig wirtschaftlich: Den Mehrkosten durch den Bau der Heißwasser-Transportleitung (Südspange), durch Netzertüchtigung, Zuschüsse für neue Kundenstationen, Anpassungen in den Erzeugeranlagen etc. stehen Einsparungen durch Mehrerlöse für die höhere Stromerzeugung, geringere Betriebs- und Netzausbaukosten sowie niedrigere Wärmeverluste gegenüber. Der Haupteffekt tritt allerdings erst im Sanierungsfall ein, wenn bestehende Haubenkanal-Leitungen mit kostengünstiger Kunststoffmantelrohr-Technik ersetzt werden können.

Zwischenbilanz

Die wichtigste Erkenntnis war, dass die Münchener Dampfnetzumstellung in ihren geplanten Jahresschritten und mit den vorgesehenen technischen Konzepten machbar ist. Die  Ertüchtigung der Netze hat funktioniert. Aufgrund der vorhergehenden Druckproben im Kondensatnetz sind weniger Schäden nach der Umstellung aufgetreten  als erwartet. Die Kundenumstellung ist ebenfalls planmäßig gelungen und die schwierige Logistik des Zusammenspiels zwischen Netzertüchtigung und Kundenumstellung innerhalb einer Woche in einem Umstellgebiet konnte gut gelöst werden. Das Projekt setzt nicht zuletzt Akzente für den lokalen Klimaschutz. Denn mit der erfolgreichen Umstellung wird nicht nur die Ablösung des größten deutschen Dampfnetzes durch eine Gasversorgung mit negativer Signalwirkung auf andere Dampfnetzbetreiber verhindert, sondern auch die größtmögliche  Energieeinsparung und Emissionsreduzierung in München vorgenommen. Erfreulicher Nebeneffekt ist die Tatsache, dass mit der kostengünstigen Kunststoffmantelrohr-Technik heute Fernwärmepotenziale wirtschaftlich erschlossen werden können, die mit der aufwändigen Haubenkanal-Bauweise bisher als unerreichbar galten.

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GEF Ingenieur AG

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"Kondensatwirtschaft"
(Basisinformation, 1 S., 15 kB)

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(EuroHeat&Power, 4 S., 1,3 MB)

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(SWM, 2 S., 925 kB)

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