Stadtwerke Flensburg Ansicht Nacht vom Werft aus fotografiert

10.01.2023

Schritt für Schritt in eine CO2-neutrale Energieversorgung

Die Stadtwerke werden Flensburgs Energieversorgung vor allen gesetzlichen Vorgaben auf Basis eines Beschlusses der Flensburger Ratsversammlung vom Dezember 2022 bereits zum Jahr 2035 zur Klimaneutralität transformieren, soweit alle damit verbundenen technischen, wirtschaftlichen und sozialen Rahmenbedingungen dies zulassen. Grundlage ist ein Transformationsplan, in dem alle aus heutiger Sicht sinnvollen und notwendigen technischen Maßnahmen für die Umstellung zur Klimaneutralität angeführt und beschrieben sind.

Dem Energiesektor kommt beim Erreichen der Pariser Klimaziele eine Schlüsselrolle zu. Da der weltweite Energiebedarf weiterwächst, die Emissionen weiter steigen und die Preise für Rohstoffe zur Energieproduktion stark schwanken, stehen die Energiesysteme der Länder weltweit unter einem zunehmenden Transformationsdruck. Das gilt nicht nur für den Energiemix, sondern auch für die Technologien und Infrastrukturen, die die Energie bereitstellen und transportieren.

 

Auf dem Weg zum CO2-neutralen Kraftwerk

Vor Ort engagieren sich die Stadtwerke Flensburg mit einer Vielzahl an Projekten im Bereich umweltschonender Energieerzeugung.

So produzieren wir Strom und Fernwärme schon seit Jahrzehnten in umweltschonender Kraft-Wärme-Kopplung. Mit dem hohen Wirkungsgrad unserer neuen Gas- und Dampfturbinenanlagen von über 90 % nutzen wir unsere Brennstoffe sehr gut aus und schonen dadurch die Umwelt.

Portraitbild von Karsten Müller-Janßen als Geschäftsbereichsleiter Anlagenbau und Projekte Karsten Müller-Janßen, Geschäftsbereichsleiter Anlagenbau & Projekte

Die Stadtwerke sind auf dem Weg, ihre Energieerzeugung Schritt für Schritt zu dekarbonisieren, d. h. den CO2-Ausstoß kontinuierlich zu reduzieren. 2016 wurde die erdgasbetriebene Gas- und Dampfturbinenanlage Kessel 12 in Betrieb genommen, in 2023 folgt die nächste Anlage Kessel 13.

Dadurch werden bei gleicher Erzeugungsmenge 40 % CO2 eingespart. Eine Umrüstung beider Anlagen auf den Einsatz von 100% grünem Wasserstoff ist möglich.

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Dekarbonisierung fest in Strategie verankert

Mit der Strategie „SWFL 21.x: Kurs grün und digital“ richten sich die Stadtwerke Flensburg auf die gewachsenen Herausforderungen des Energiemarktes aus. Dabei haben Maßnahmen zum Klimaschutz einen sehr hohen Stellenwert. Wesentliche Ziele der Strategie sind die Transformation des Energiesystems hin zur Klimaneutralität und die Entwicklung der digitalen Infrastruktur der Wirtschaftsregion Flensburg. Bei allen Aktivitäten steht der Kunde für die Stadtwerke im Fokus.

 

Transformationspfad - das Energiesystem der Zukunft

Die Vorgaben für den Transformationsplan, der die einzelnen Maßnahmen zur Erreichung der Klimaneutralität im Detail enthält, basieren auf zwei Beschlüssen der Flensburger Ratsversammlung vom Dezember 2022.

Der erste Beschluss der Ratsversammlung sieht vor, dass Flensburgs Energieversorger in seiner Energieerzeugung ab 2028 nur noch max. 50 %, ab 2032 noch max. 25% und ab 2035 0% der CO2-Mengen von 2019 ausstoßen darf. Die Stadtwerke Flensburg werden die dadurch wegfallenden Leistungen durch CO2-freie erneuerbare Energien ersetzen. Der zweite Beschluss der Ratsversammlung beinhaltet einen Zeitplan, in dem ein aus heutiger Sicht sinnvoller Maßnahmenkatalog für den Klimaschutz aufgeführt ist.

Die einzelnen Maßnahmen sind Grundlage für die Förderung nach der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW). Der als Basis für die Förderung notwendige Transformationsplan soll bis zum Ende des Jahres 2023 fertiggestellt sein.

Flensburgs Energiesystem der Zukunft – also die Umstellung hin zur Klimaneutralität – erfolgt in drei Phasen: 1. Kohleausstieg und Flexibilisierung, 2. Elektrifizierung der Wärmeproduktion und 3. Grüne Gase sowie weitere Maßnahmen. Dafür werden wir über mehrere Jahre hinweg einen dreistelligen Millionenbetrag investieren.

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Phase 1: Kohleausstieg und Flexibilisierung

Hier befinden sich die Stadtwerke bereits auf der Zielgeraden. Mit der Inbetriebnahme der erdgasbetriebenen Gas- und Dampfturbinenanlage (GuD) Kessel 12 wurden bereits 2016 zwei von fünf Kohlekesseln außer Betrieb genommen. Mit der nächsten, ähnlichen GuD-Anlage Kessel 13 gehen zwei weitere Kohlekessel außer Betrieb. Damit reduzieren sich die CO2-Emissionen um rund 40 % bei gleicher Erzeugungsmenge.

Beide Anlagen – Kessel 12 und 13 - können Strom wesentlich flexibler erzeugen und deutlich kurzfristiger liefern. Innerhalb kurzer Zeit kann die GuD-Anlage Kessel 12 hochgefahren werden und kurzfristig Strom liefern, wenn z.B. die regenerativen Stromerzeuger nicht oder nur wenig elektrische Energie liefern. Zum Beispiel, wenn kein Wind weht oder die Sonne nicht scheint oder beides zusammen. Die GuD-Anlagen bieten so eine ideale Ergänzung zu der volatilen und schwer im Voraus zu kalkulierenden Stromerzeugung aus regenerativen Energieträgern.

Auch, wenn die aktuelle Situation mit der Gasmangellage als Folge des Ukraine-Krieges den Betrieb der Kohlekessel wegen der Versorgungssicherheit noch etwas länger erforderlich macht, halten die Stadtwerke an der Beendigung der Verwendung von Kohle bei der Fernwärmeerzeugung bis spätestens 2030 fest.

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Neben Erdgas ersetzen die Stadtwerke die Kohle auch durch Ersatzbrennstoffe mit bis zu 40 % biogenem Anteil und Holzhackschnitzel, 100 % biogen.

 

Phase 2: Elektrifizierung der Wärmeerzeugung „power-to-heat“

Diese Phase wurde bereits mit der Errichtung des ersten Elektrodenheizkessels im Jahr 2013 eingeläutet. Er erzeugt, ähnlich einem Tauchsieder, mit Strom Wärme. Diese Wärme wird in einem großen Wärmespeicher „zwischenlagert“, bis die Wärme benötigt wird.

Ein zweiter Elektrodenheizkessel soll in 2023 ebenfalls Wärme aus Strom produzieren und diesen in einem zweiten Wärmespeicher zwischenlagern.

Für 2025 ist die Inbetriebnahme der ersten Großwärmepumpe geplant, die Flensburger Fördewasser und Strom nutzt, um Wärme zu erzeugen. Prinzip Kühlschrank, nur umgekehrt: Die Stadtwerke entnehmen dem Flensburger Fördewasser Wärme, geben Strom aus erneuerbaren Energien dazu und erhalten im Ergebnis Fernwärmewasser mit einer Temperatur von etwa 85 °C. Aus 11 Megawattstunden Strom und Wärme aus dem Fördewasser werden so 30 Megawattsunden CO2-neutrale Wärme.

Die erste Großwärmepumpe könnte nach heutigem Stand eine Leistung von etwa 30 - 40 Megawatt haben. Weitere Wärmepumpen sollen folgen. Ziel ist rd. 50 % der Wärmeleistung, die Flensburg im Winter benötigt, mit Wärmepumpen zu produzieren.

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Da die Wärmepumpen aber ganzjährig in Betrieb sind, könnten sie bis zu 70 % der gesamten Flensburger Wärmemenge liefern. Im Sommer, wenn Haushalte und Betriebe nur heißes Wasser benötigen, könnten ausschließlich Wärmepumpen Flensburg klimaneutral mit Wärme versorgen.

 

Phase 3: CO2-neutrale Energieträger

Die dritte Phase soll, wenn alle technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen erfüllt sind, in der Mitte der 30er Jahre abgeschlossen sein.

Aufgrund des langen Zeithorizontes ist es sinnvoll, den Stand der Technik, die Brennstoffsituation und die äußeren Rahmenbedingungen kontinuierlich zu beobachten und den Plan für die Dekarbonisierung an die jeweils geltenden Rahmenbedingungen anzupassen.

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Die Stadtwerke sehen nach heutigem Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten für den weiteren Umbau der Energieversorgung auf 0 Gramm CO2:

  • Einsatz von Biomasse aus Alt- und Restholz
  • weitere Elektrodenheizkessel
  • Einsatz von grünen Gasen wie Wasserstoff (H2). Die Gasturbinen der Kessel K12 und K13 sind dafür geeignet. Aus heutiger Sicht ist es aber fraglich, ob H2 in der Energieerzeugung eingesetzt wird. Experten und Politik sehen H2 zurzeit noch eher in der Industrie und im Verkehr.
  • Schritt für Schritt sollen die Temperaturen des Fernwärmewassers abgesenkt werden. Dies kann aber nur zusammen mit einer Sanierung des Häuserbestandes funktionieren (Wärmedämmung und Heizungsanlagen). Die Stadtwerke werden dies berücksichtigen und immer genügend warmes bzw. heißes Fernwärmewasser liefern, damit niemand friert.
  • saisonale Wärmespeicher, die Wärme über mehrere Monate speichern können. Wenn z. B. Großwärmepumpen im Sommer Wärme produzieren, die dann keiner braucht, kann diese in großen, saisonalen Speichern bis zum Winter zwischengelagert werden.
  • dezentrale Einspeiser: Betriebe, die selber Wärme produzieren, könnten diese in das zentrale Wärmenetz der Stadtwerke einspeisen. Gleiches gilt für Abwärme aus der Industrie, wobei das Potential für beide Möglichkeiten in Flensburg limitiert ist.
  • Letztendlich müssen auch die Reserveheizwerke auf biogene Brennstoffe umgerüstet werden.
Darstellung der dezentralen Energieversorgung in der Zukunft
TYPO3\CMS\Extbase\Domain\Model\FileReference:2336 Über den Autoren

Karsten Müller-Janßen

Geschäftsbereichsleiter Anlagenbau-und Projekte

Über den Autor

  • seit 2011 Geschäftsbereichsleiter Anlagenbau- und Projekte bei der Stadtwerke Flensburg GmbH
  • verantwortlich für Projekte zur Modernisierung bzw. zum Neubau von Erzeugungsanlagen im Rahmen Kohleausstieg und Energiewende
  • strategische Weiterentwicklung des Heizkraftwerkes mit dem Ziel der CO2 Neutralität bis 2050 
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