Wärme - Holzhackschnitzelkessel

1. Holzhackschnitzelkessel Talschulzentrum - Anlagenbeschreibung

Das Talschulzentrum in Aalen - Wasseralfingen besteht aus drei Schulen und einer Sporthalle. Ursprünglich wurden das Schulzentrum aus zwei ölbefeuerten Heizzentralen in der Talschule und in der Karl Kessler Realschule versorgt. Beide Kesselanlage hatten ihre technische Nutzungsdauer erreicht und mussten saniert werden.


2. Versorgungskonzept

Die Stadtwerke Aalen GmbH arbeiteten für die Stadt Aalen ein Wärmeversorgungskonzept im Contracting - Verfahren aus. Zentraler Bestandteil dieses Versorgungskonzepts war die Errichtung und der Betrieb eines Holzhackschnitzelheizwerks durch die Stadtwerke Aalen GmbH. Hierzu wurden die Heizungsanlagen der Schulen und die der Sporthalle mittels erdverlegten Fernwärmeleitungen wärmetechnisch verbunden. Die Versorgung des neu geschaffenen Wärmeverbunds erfolgt durch das neu errichtete Holzheizwerk an der Sporthalle.


3. Anlagenkenndaten

3.1 Wärmebedarf

  Wärmebedarf Anschlußleistungen
Karl-Kessler-Schule 375.000 kWh 300 kW
Talschule 435.000 kWh 360 kW
Kopernikus 575.000 kWh 480 kW
Sporthalle 425.000 kWh 450 kW

Die gesamte Anschlußleistung beträgt 1.490 kW.

Unter Berücksichtigung der Wärmeverluste des Fernwärmenetzes beträgt der jährliche Gesamtwärme- bedarf ab Heizwerk 1.900.000 kWh

3.2 Technische Daten Holzheizwerk

  Thermische Leistung Fabrikat
Holzkessel 450 kW Schmid
Erdgas Spitzenkessel 1.400 kW Viessmann
Anteil der Holzfeuerung an Gesamtwärmeerzeugung ca. 75%
Jährlicher Holzbedarf ca. 2.250 Srm
Jährlicher Erdgasbedarf ca. 745 MWh, Ho  


4. Aufbau des Heizwerks

 Im Wesentlichen besteht das Heizwerk aus folgenden Komponenten:

  • 1. Heizraum
  • 2. Holzkessel
  • 3. Erdgaskessel
  • 4. Holzschnitzelsilo
  • 5. Austragungs- und Hydraulikraum
  • 6. Kaminanlage
  • 7. Heizungsverteiler
  • 8. Wärmespeicher


5. Anlagenbetrieb

Prinzipiell muß zwischen Sommerbetrieb und Normalbetrieb unterschieden werden.

5.1 Sommerbetrieb

Im Zeitraum Mai - September geht der Wärmebedarf aufgrund der Witterung und des hohen Ferienanteils deutlich zurück. Der Holzkessel kann während dieser Zeit nicht mehr durchgängig betrieben werden. Um die erhöhten Verluste im Gluterhaltungsbetrieb auszuschließen wird der Holzkessel in dieser Zeit außer Betrieb genommen. Die gesamte Wärmeversorgung erfolgt dann durch den Erdgas - Spitzenkessel.

5.2 Normalbetrieb

Im Zeitraum September - Mai erfolgt die Wärmeversorgung vorrangig durch den Holzkessel. Reicht die Wärmeleistung des Holzkessels nicht mehr zur Vollversorgung des Schulzentrums aus heizt der Erdgas - Spitzenkessel mit.

5.2.1 Regelung Holzkessel

a) Leistungsregelung Die Leistungsregelung des Holzkessels erfolgt in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur, dem Füllungsgrad des Pufferspeichers sowie den verbrennungstechnischen Parametern wie z.B O2-Gehalt, Feuerraumtemperatur...

Die Optimierung des Verbrennungsprozesses erfolgt durch die Überwachung und die Regelung von

  • Verbrennungslufttemperatur
  • Restsauerstoffgehalt 
  • Verbrennungsluftmengenje Zone 
  • Unterdruck im Brennraum (Drehzahl Rauchgasventilator) 
  • Materialdosierung
  • Leistungsabhängige Rostbewegung

b) Brennstoffförderung Die Brennstoffförderung zum Holzkessel erfolgt mittels Schubboden und Trogförderschnecken. Zur Ansteuerung der einzelnen Antriebe kommen Reflektions -Lichtschranken zum Einsatz. Die Unterschreitung eines Mindestfüllungsgrads im Holzschnitzelsilo erfolgt eine Störmeldung. Die Dosierung in den Feuerraum des Kessel erfolgt, nach einer Rückbrandsicherung, durch eine Stokerschnecke. Die Rückbrandsicherung erfolgt mittels einer thermostatisch auslösenden Wasserbrause am Einschub.

5.2.2 Regelung Erdgas - Spitzenkessel

Bei Unterschreitung einer frei programmierbaren Mindestfüllung im Pufferspeicher erfolgt die regelungstechnische Freigabe des Erdgas - Spitzenkessels. Im Kessel wird dann über die Kesselregelung die nach Außentemperatur notwendige Wassertemperatur gehalten. Die Leitungsanpassung erfolgt hierbei über einen stufenlos modulierend arbeitenden Erdgas - Gebläsebrenner.

5.2.3 Regelung Fernwärme

Die Heizwassertemperatur im Fernwärmenetz wird in Abhängigkeit der Außentemperatur gleitend zwischen 70 und 90 °C geregelt. An den einzelnen Übergabestationen erfolgt in Abhängigkeit der sekundärseitigen Vorlauftempertur und der primärseitigen Rücklauftemperatur eine Volumenstromregelung. Die Regelung der Umwälzleistung der Fernwärmepumpen erfolgt aufgrund des variablen Netzvolumenstroms über den Differenzdruck an der Pumpe. 


6. Brennstoff

Als Brennstoff werden ausschließlich naturbelassene Holzhackschnitzel eingesetzt.

40% der verbrannten Holzhackschnitzel stammen aus dem städtischen Wald (Derzeit wird hauptsächlich nicht verwertbares Sturmholz aufgearbeitet). Die Anlieferung der Holzschnitzel erfolgt mittels LKW mit Containeraufsatz. Je nach Anlagenauslastung werden bis zu 130 m³ pro Woche benötigt. 


7. Investitionskosten und Finanzierung 

Holzheizwerk ca. netto 384.000 EUR
Nahwärme ca. netto 43.500 EUR
Nebenkosten ca. netto 25.500 EUR
Gesamt ca. netto 453.000 EUR

Das Land Baden-Württemberg beteiligte sich an den Investitionskosten im Rahmen des Förderprogramms Holzenergie 2000 mit netto 40.000 Euro.

Finanziert wird das gesamte Projekt durch ein Contracting - Model. Die Stadt Aalen hat die Stadtwerke Aalen GmbH mit dem Bau und dem Betrieb der Holzhackschnitzelheizung beauftragt. Abgerechnet werden die verbrauchte Wärmeeinheiten.

Vergleicht man die hieraus entstehenden Jahreskosten ergibt sich derzeit für die Stadt Aalen eine Kostenneutralität gegenüber einer herkömmlichen Wärmeversorgung.


8. Umweltbilanz

Läßt man das vorhandene Potenzial an Energieholz ungenutzt im Wald liegen, so entsteht bei seiner Verrottung ebensoviel C02 wie bei der Verbrennung. 

Allein bei unserem Beispiel Talschule werden durch den Einsatz des nachwachsenden Rohstoffs Holz werden im Vergleich zur herkömmlichen Wärmeversorgung folgende Mengen an fossilen Brennstoffen und CO2-Emissionen eingespart.

Einsparung fossile Primärenergie: ca. 155.000 Liter Heizöl pro Jahr Jährliche CO2-Reduktion: ca. 445 Tonnen pro Jahr.