Kommunaler Energiespeicher mit optimierter Geometrie

Autor: Dipl.-Ing. Klaus W. König

Anlagen und Systeme
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Green Engeneering: Umwelt, Energie, Mensch
Energie, Klima und Dämmung

Bei großen Betonfertigteilbehältern für die unterirdische Bevorratung von Pellets gibt es im Hinblick auf Platzbedarf und Transportkosten eine optimierte Variante, den Ovalbehälter. Mit reduziertem Gewicht und einer für LKW-Transporte verbesserten Geometrie verringern sich der Aufwand von Material und Energie bei der Herstellung sowie die Zahl der Fahrten bei der Lieferung. Dies senkt die Kosten und ist ein Beitrag zur Energiewende im Wärmesektor. Beim Heizungstausch in einem bestehenden öffentlichen Nahwärmenetz kam diese Lager- und Entnahmetechnik für Holzpellets 2019 erstmals zum Einsatz. Nach der ersten Heizperiode 2019/2020 äußern sich Bauherrschaft, Fachplaner und Ausführungsbetrieb zu den Erfahrungen mit der Umstellung auf Holzpellets.

Niedereschach, Schwarzwald-Baar-Kreis. Die Gemeinde ist im Ortsteil Kappel Eigentümerin einer Gruppe eng zusammenstehender Gebäude aus verschiedenen Architekturepochen, zu der sowohl die Schlossberghalle (ein Mehrzwecksaal), als auch die Grundschule, der Kindergarten und das Feuerwehrgerätehaus gehören. Die Wärme für das Ensemble lieferte 18 Jahre lang eine Ölheizung, die im Zuge der energetischen Sanierung der gesamten Häusergruppe ausgetauscht wurde.

Nach der Vorstellung des Fachplaners für Haustechnik Michael Vetter, Mitarbeiter bei ECOPLAN in Blumberg, sollte im Zuge der Renovierungsarbeiten und der Neugestaltung der Außenanlagen der Pelletspeicher den Platz des ausgedienten Öltanks einnehmen, in der Erde unter dem Stellplatz des Seiteneingangs. Füllmenge und Abmessungen des neuen Ovalbehälters entsprachen genau diesen Erfordernissen, so dass keine weitere Baugrube ausgehoben werden musste – ein großer Kostenvorteil bei Hanggelände innerhalb eines bestehenden Baugebiets in Kappel. Das Versetzen und die Montage der Betonfertigteile war in einem Tag erledigt, so dass im Gegensatz zu einer Lösung in Ortbeton für den Bauablauf wertvolle Zeit gespart wurde.
 

Klar definierte Schnittstellen

Vetters Heizungskonzept: „Die Grundlast decken wir mit Holzpellets ab, das sind 100 kW bzw. 80 % der Heizlast. Bei Spitzenlast oder im Notfall und während Wartungsarbeiten springt eine Gas-Brennwerttherme ein“. Beide Kessel, sowie ein 3.000-Liter-Heizwasserpufferspeicher, stehen im Keller der Schlossberghalle. Das Trinkwasser wird nach Bedarf über den Wärmeübertrager eines Frischwassermoduls erwärmt. Im Zuge der Renovierungsarbeiten und der Neugestaltung der Außenanlagen sollte der Pelletspeicher den Platz des ausgedienten Öltanks, in der Erde unter dem Stellplatz des Seiteneingangs, einnehmen. Füllmenge und Abmessungen des neuen Ovalbehälters entsprachen genau den Erfordernissen in Niedereschach.
 

Für Bauleitung und Handwerksbetriebe sind klare Schnittstellen außerordentlich wichtig. Der Installateur- und Heizungsbaumeister Mathias Ettwein vom ortsansässigen Ausführungsbetrieb Günther Herbst Haustechnik lobt die vom Hersteller des Pelletspeichers definierten beiden Schnittstellen. „Wir konnten uns auf unsere Kernkompetenz, den Heizungsbau, beschränken. Von der Saugturbine des Pelletkessels haben wir die Schläuche für Saug- und Rückluft durch das vorhandene Leerrohr nach draußen in den Erdspeicher gezogen. Angeschlossen hat sie das Montageteam des Speicherherstellers an der Adapterplatte, der einen Schnittstelle zum Speicherbehälter“, erinnert sich Ettwein. Das dafür genutzte Leerrohr wie auch das Lüftungsrohr vom Speicher zur Gebäudeaußenwand waren vorab ausgeführte Leistungen des Tiefbauunternehmens, begünstigt durch die im Betonspeicher ab Werk schon vorhandenen runden Öffnungen inklusive Wanddurchführung DN 200 und Dichtung.

 

Bei der zweiten Schnittstelle, dem Steuergerät der Pellet-Entnahmetechnik, war es noch einfacher. Von der Saugturbine bis zur vereinbarten Stelle an der Wand im Heizraum hat der Elektriker eine Leitung gezogen. Das Montageteam des Speicherherstellers hat das Entnahmesystem Maulwurf einschließlich Steuergerät geliefert, montiert und nach Anschluss des Elektrokabels in Betrieb genommen. So geht der Impuls des Kessels bei Brennstoffbedarf gleichzeitig an Saugturbine und Entnahmesystem „Maulwurf“ im Erdlager. Und die Wartung? Ettwein ist froh, dass der Speicherhersteller Mall für die von ihm gelieferten Bauteile dies als bezahlte Dienstleistung für die Bauherrschaft erbringt. „Die kennen sich mit ihrem Maulwurf, den Kondenswasserabläufen und sonstigen Speicherdetails doch am besten aus – das ist ideal.“ Bleibt noch für die Hausmeister der Schlossberghalle das Leeren des Aschebehälters und des Staub-Zyklonabscheiders in der Rückluft-Leitung am Kessel. Auch bestellen und überwachen sie die Lieferung von Holzpellets. „Eine gute, weil preiswerte und effektive Arbeitsteilung aus unserer Sicht als Betreiber“, meint der Vertreter der Bauherrschaft, Ortsbaumeister Hartmut Stern. „Und für uns das Wichtigste: Die neue Anlage hat von Anfang an zuverlässig funktioniert“.
 

Normgerechte Lüftung des Erdlagers

Der in Niedereschach unterirdisch eingebaute Ovalbehälter verfügt über eine Lüftungsleitung DN 200, die zur Gebäudewand hin verlegt wurde und dort ca. einen Meter über Gelände mit einer schlagregensicheren Haube abgedeckt ist. Dies entspricht den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3464. Laut Technischer Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 900, auf die in DIN EN ISO 20023 verwiesen wird, ist in Deutschland ein kurzzeitiges Betreten unterirdischer Pelletspeicher bzw. Erdlager bis zu 15 Minuten in Anwesenheit einer eingewiesenen zweiten Person erlaubt, wenn die CO-Konzentration im Lager unter 60 ppm beträgt. Ein CO-Warngerät muss eingeschaltet am Körper getragen werden.

Ein längerer Aufenthalt im Lager ist nur zulässig, wenn die CO-Konzentration unter 30 ppm liegt. Warngeräte sollen nicht stationär im Lagerraum bzw. Lagerbehälter angebracht sein, da die im Holz enthaltenen Terpene die CO-Sensoren auf Dauer schädigen. Der Fachplaner für Haustechnik Vetter hat zur Entlastung der Bauherrschaft, um die Hausmeister des Objekts von derlei Gefahren und Vorkehrungen zu entlasten, die im Betrieb regelmäßig fällige Wartung in die Ausschreibung zur Lieferung des Speichers einbezogen. Die Gemeinde Niedereschach ist froh, diese Pflichten an den Hersteller abgeben zu können.

 

Wartung der Speicher- und Entnahmetechnik

Mall als Hersteller bietet bei Neuanlagen den Betreibern der Pelletheizung einen Wartungsvertrag an, mit folgenden Leistungen:

  • Messung der CO-Konzentration im Speicher
  • Kontrolle des (teil-)entleerten Speichers
  • Überwachung des Befüllvorgangs
  • Funktionsprüfung des Maulwurfs
  • Funktionsprüfung der Steuereinheit
  • Kontrolle der Schachtabdeckungen
  • Reinigen der Dichtflächen
  • Kontrolle der Drainageöffnungen
  • Messung des Unterdrucks am Maulwurf
  • Sichtprüfung des Verschleißteils „Saugschlauch“
  • Sichtprüfung insbesondere der Schlauchverbindungen und der elektrischen Schraub-Steck-Verbindungen

Clemens Hüttinger von Mall erklärt dazu: „Wenn der Kunde es so organisieren kann und er das wünscht, führen wir, bevor der Speicher neu befüllt wird, am gleichen Tag die Wartung aus. Dabei besteht die Chance, einen Facility Manager bzw. Hausmeister in die Besonderheiten einzuweisen und ihm zu zeigen, wie der Pelletlieferant beim Befüllen vorgehen sollte“. Sind ca. 100 t Brennmaterial verheizt worden, ist es an der Zeit, bei der Wartung den Saugschlauch im Speicher vorsorglich auszutauschen. Damit wird sichergestellt, dass der allmähliche Abrieb in den Krümmungen der flexiblen Leitung nicht zu einem Leck und damit zu einer Betriebsunterbrechung führt. Der Saugschlauch ist in dieser Hinsicht vergleichbar mit Reifen oder Bremsbelägen beim Fahrzeug: Selbst die Verwendung des besten Materials kann Verschleiß durch mechanische Beanspruchung nicht verhindern. Verantwortlich handelt, wer als Betreiber Fachkundige im Zuge einer Inspektion regelmäßig einen Blick darauf werfen lässt.

Gemäß DIN EN ISO 20023 sollte nach fünf Lieferungen bzw. alle zwei Jahre das Lager vollständig entleert und von Feinanteilen gereinigt werden. Dafür sind üblicherweise die Pelletlieferanten zuständig und mit entsprechender Technik ausgestattet.

 

Projektdaten Heizungstechnik


Adresse: Schulstr. 8, 78078 Niedereschach

Bauherrschaft: Gemeinde Niedereschach, Schwarzwald-Baar-Kreis

Fachplanung: Ingenieurbüro ECOPLAN GmbH, Blumberg

Ausführung: Günther Herbst Haustechnik, Niedereschach

Tiefbau + Versetzen Pelletspeicher: Müller Teambau GmbH, Fischbach

Herstellung + Montage Pelletspeicher: Mall GmbH, Donaueschingen

Rechenwert Jahresenergie: 216.000 kWh

Holzpelletkessel: Viessmann Vitoligno 300-C, 100 kW

Gas-Brennwert-Wandgerät: Viessmann Vitodens 200-W, 100 kW

Heizungswasser-Pufferspeicher: Viessmann 2 x 1.500 Liter

Frischwassermodul: Viessmann Vitotrans 353

Pelletspeicher: Mall-ThermoPel 30000, 30 m³ bzw. 19,5 t

Entnahmesystem: pneumatische Saugtechnik Mall-Maulwurf 6000-E3  mit Pelletentstauber (Zyklonabscheider) in der Rückluftleitung

Jahr der Inbetriebnahme: 2019

Weitere Informationen

  • VDI Richtlinie 3464 „Lagerung von Holzpellets beim Verbraucher - Anforderungen an Lager sowie Herstellung und Anlieferung der Pellets unter Gesundheits- und Sicherheitsaspekten“. Beuth Verlag, Berlin. www.beuth.de
  • DIN EN ISO 20023:2019-04 „Biogene Festbrennstoffe - Sicherheit von Pellets aus biogenen Festbrennstoffen - Sicherer Umgang und Lagerung von Holzpellets in häuslichen und anderen kleinen Feuerstätten“. Beuth Verlag, Berlin. www.beuth.de
  • TRGS 900 Arbeitsplatzgrenzwerte: Technische Regel für Gefahrstoffe, Ausgabe: Januar 2006. BArBl. Heft 1/2006 S. 41-55, zuletzt geändert und ergänzt: GMBl 2019 S. 117-119 vom 29.03.2019 [Nr. 7]. Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
  • DEPI-Broschüre „Lagerung von Holzpellets – ENplus-konforme Lagersysteme“. Deutsches Pelletinstitut, Berlin. www.depi.deDEPI-Flyer „ENplus – das Qualitätssiegel für Holzpellets sichert einen reibungslosen Heizungsbetrieb”, Information für Endverbraucher. Deutsches Pelletinstitut, Berlin. www.enplus-pellets.de
  • Planerhandbuch „Unterirdische Lagersysteme für Biomasse, Pellets und Wärme“. Mall GmbH, Donaueschingen. www.mall.info

Entnahmesystem Maulwurf 6000-E3

Dieses Entnahmesystem für Großanlagen funktioniert pneumatisch, die Pellets werden von der Heizzentrale im Keller angesaugt. Die Lage und Höhe des Pelletspeichers sind somit flexibel, starre und teure Förderschnecken entfallen. Das Saugsystem entnimmt die Pellets von oben, ist damit immer einsehbar und lässt Hohlräume, die sich bei starren Entnahmesystemen bilden können, nicht entstehen.

Mall produziert, liefert und montiert vor Ort die gesamte Lager- und Entnahmetechnik für Holzpellets. Bei Pellet-Großanlagen beträgt das Fassungsvermögen runder Behälter mit 6 m Durchmesser bis zu 40 t. Damit können Industrie- und Gewerbebetriebe sowie kommunale Einrichtungen lange Heizintervalle erzielen. Zur Montage gehört auch der Anschluss der Steuerung des Entnahmesystems.

Die aktuellen Freigabe-Voraussetzungen zur Kompatibilität eines Heizkessels mit dem Maulwurf 6000-E3 sind zu finden unter: www.mall.info/pelletfreigabevoraussetzungen-mw6000

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