Zwei jeweils 1,9 MW starke Aggregate, die in einem neu errichteten Gebäude aufgestellt wurden, nutzen die Abwärme des bereits geklärten Abwassers und machen sie für die Fernwärmeversorgung der Menschen in Duisburg nutzbar. Dafür wurde im Auslaufbecken der Kläranlage ein Staubereich eingerichtet. Hier sammelt sich das geklärte, aber noch immer warme Abwasser von rund 100.000 Haushalten aus dem Duisburger Süden. Durch das Aufstauen wird gewährleistet, dass die angeschlossenen Wärmetauscher dauerhaft die benötigte Wassermenge erhalten.
Wärmepumpen sollen jährlich rund 16 GWh Wärme erzeugen
Über ein unterirdisches Rohrleitungssystem wird das Wasser zu den ebenfalls im neuen Gebäude errichteten Wärmetauschern gepumpt. Die Wärmetauscher entziehen dem Wasser fünf Grad seiner Restwärme, die dann von den Wärmepumpen so hochtransformiert wird, dass sie mit mindestens 75 und maximal 85 Grad Celsius in den Vorlauf des Fernwärmenetzes einspeisen können. Die beiden Wärmepumpen in Huckingen sollen rund 16 GWh Wärme pro Jahr erzeugen. Das reicht rechnerisch für die Versorgung von rund 1.300 Haushalten mit grüner Fernwärme.
Nachdem dem Abwasser in den Wärmetauschern ein Teil seiner Restwärme entzogen wurde, geht es über die unterirdischen Rohrleitungen wieder zurück in das Auslaufbecken der Kläranlage. Von dort fließt das gereinigte Abwasser wie zuvor über den Angerbach in den Rhein.
Abwasser wird durch iKWK-Anlage um fünf Grad abgekühlt
Neben den Emissionseinsparungen in der CO2-freien Wärmeproduktion habe die Anlage zudem einen weiteren positiven Nutzen für die Umwelt. „Das Abwasser wird durch die iKWK-Anlage um rund fünf Grad abgekühlt. Das bedeutet, dass wir kühleres Wasser als bisher in den Angerbach einleiten. Vor allem in den Sommermonaten bedeutet das eine Entlastung für die dann oftmals aufgeheizten Fließgewässer“, sagt Uwe Linsen, Vorstand der Wirtschaftsbetriebe Duisburg. Je nach Jahreszeit hat das Abwasser in der Kläranlage Huckingen eine Temperatur zwischen 8 und 28 Grad. Sobald die Temperatur oberhalb von 10 Grad liegt, kann es für die Wärmegewinnung durch die Wärmepumpen genutzt werden.
Die Planung und Umsetzung dieses Projektes – angefangen beim Tief- und Hoch- bis hin zum Anlagenbau – verantwortete Zeppelin Power Systems. Zur Gesamtanlage gehören neben den Wärmepumpen in Huckingen auch zwei wasserstofffähige Blockheizkraftwerke (BHKW) und ein elektrischer Wärmeerzeuger. Alle drei Aggregate wurden an der Stadtwerke-Zentrale in Hochfeld aufgestellt.
Zwei BHKW-Module mit 4,5 MW elektrischer und 4,7 MW thermischer Leistung im Einsatz
Die beiden BHKW-Module haben jeweils 4,5 MW elektrische Leistung und jeweils 4,7 MW thermische Leistung. Mit dieser Leistung sind die Stadtwerke in der Lage, den jährlichen Stromverbrauch von 10.000 Haushalten zu decken und zugleich bis zu 4.000 an die Fernwärme angeschlossene Haushalte mit Wärme zu versorgen. Der elektrische Wärmeerzeuger hat eine Leistung von 30 MW. Dieser soll vor allem dann zum Einsatz kommen, wenn sich überschüssige elektrische Energie im Netz befindet, die nicht von Haushalten oder der Industrie benötigt wird.
„Diese Anlage ist zudem eine sinnvolle Ergänzung unseres Erzeugungsparks, weil wir Wärme aus überschüssiger Energie produzieren können, die wir in unserem Fernwärmespeicher am Heizkraftwerk III einspeichern können, bis sie von den Kundinnen und Kunden benötigt wird“, sagt Stadtwerke-Vorstand Andreas Gutschek. Obwohl die einzelnen Komponenten der iKWK-Anlage nicht an einem Ort aufgestellt werden, gelten sie gemeinsam doch als eine förderfähige Einheit nach dem KWK-Gesetz, da sie alle in dasselbe Fernwärmenetz einspeisen werden.
Die Stadtwerke Duisburg hatten das Projekt im Juli 2021 zur iKWK-Ausschreibung bei der Bundesnetzagentur eingereicht und den Zuschlag zur Förderung über 45.000 Betriebsstunden erhalten. Insgesamt investiert der lokale Energiedienstleister rund 27 Mio. Euro in das Gesamtprojekt.