Gasdruckregelung mit Solarwärme

Die Gasdruckregel- und Messanlage (GDRA) Ostheim der Energienetz Mitte (ENM) hat einen Wärmebedarf von etwa 1.900 MWh/a zur Vorwärmung des Erdgases, das in der Station von 90 bar auf 16 bar gedrosselt wird, um es in das nachgelagerte Erdgasnetz einzuspeisen. Der Wärmebedarf entsteht dadurch, dass sich das Erdgas bei der Entspannung abkühlt und daher vor der dafür verwendeten Drossel um rund 30 K erwärmt werden muss. Ohne die Erwärmung des Erdgases vor der Entspannung würde der Gefrierpunkt in der Drossel unterschritten werden, was zu technischen Problemen durch Kondensat, Eisbildung und die Ablagerung einzelner Gasfraktionen in den Leitungen führen würde.

Diese Vorwärmung wird in aller Regel durch Gaskessel bewerkstelligt und verbraucht ca. 0,2 % des durchgeleiteten Erdgases. Um diesen fossilen Energiebedarf bei der GDRA Ostheim zu senken, wurde eine solare Prozesswärmeanlage mit zwei großen Teilfeldern installiert. 198 m² Großflächenflachkollektoren wurden direkt auf dem Dach der GDRA installiert, weitere 224 m² befinden sich auf einer Grünfläche direkt vor dem Gebäude. Zusätzlich zur Solaranlage wurden drei Gaswärmepumpen mit jeweils 41 kW installiert, die den fossilen Energiebedarf weiter reduzieren sollen.

Hydraulikschema der GDRA Ostheim

Solaranlage und Wärmepumpen bringen die Wärme zunächst in einen 21 m³ großen drucklosen Pufferspeicher ein. Diese Wärme wird über einen Zwischenkreis zu einem separaten Gaswärmetauscher transportiert, der das zu entspannende Erdgas regenerativ, bzw. im Falle der Wärmepumpen effizient, vorwärmt. Erst in einem nachgelagerten Gaswärmetauscher wird bei Bedarf fossil durch die vier Gaskessel mit jeweils gut 600 kW thermischer Leistung nachgeheizt.

Durch den separaten Wärmetauscher zum Vorwärmen durch die Wärmepumpen und die solare Prozesswärmeanlage können sehr niedrige Rücklauftemperaturen in den Pufferspeicher realisiert werden, was die Effizienz der Solaranlage steigert. Somit liegt der zu erwartende solare Nutzwärmeertrag bei gut 600 kWh/m²a wodurch jährlich ca. 260 MWh/a an Erdgas und 65 t/CO2 durch die solare Prozesswärme eingespart werden können.

Ausgelegt wurde die solare Prozesswärmeanlage ursprünglich auf die Deckung der sommerlichen Wärmelast. Aufgrund zu geringer verfügbarer Flächen musste die Anlage aber etwas kleiner gebaut werden, weshalb sie nur knapp ¾ des sommerlichen Wärmebedarfes bereitstellen kann. Insgesamt konnte somit im ersten Betriebsjahr eine solare Deckungsrate von gut 11 % erreicht werden. Zusätzlich werden ca. 30 % des Wärmebedarfes durch die Gaswärmepumpen bereitgestellt.

Die Anlage wurde im Rahmen eines Wärmeliefercontractings realisiert. So bezieht der Anlagenbetreiber ENM die Wärme von den Wärmepumpen und der Solaranlage für einen vertraglich vereinbarten Preis unterhalb des Gaspreises vom Anlagenbetreiber Enertracting. Somit Können seitens der ENM Einsparungen vom ersten Tag an erzielt werden, ohne selbst mit der Planung, Finanzierung, Installation oder dem Betrieb der Anlage befasst zu sein, da diese Aufgaben vom Contractor Enertracting übernommen werden.