Das Heizkraftwerk soll nachhaltig produzierte Wärme und Strom an die Unternehmen des Industrieparks liefern und über das Fernwärmenetz auch Haushalte der Stadt Arnheim versorgen. Die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, kurz: KWK) gilt als be-sonders nachhaltig. Die Anlage ist daher nach dem nationalen Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) grundsätzlich finanziell förderwürdig. Die mit der Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte Wärme und Elektrizität wird zudem per Einspeisevergütung bezuschusst.

2.  Konkrete Messaufgabe

Stork Thermeq hat die bestehende Kesselanlage nach dem neuesten Stand der Technik auf Biomassebetrieb umgestellt. Durch den hohen Bedarf an Dampf für das Fernwärmenetz ist das KWKG mit Gegendruckturbinen ausgestattet. Der vom Biomasse-Dampfkessel erzeugte Hochdruckdampfstrom wird in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Hochdruckdampfstrom wird direkt an die Unternehmen des IPKW geliefert. Der andere wird über die Gegendruckturbine zur Stromerzeugung genutzt. Die Restwärme des Niederdruckdampfes aus der Turbine wird dann im Fernwärmenetz weiterverwendet.

Die Anlage muss messtechnisch so ausgelegt sein, dass der Betreiber den Prozessdampf an die Abnehmer des Industrieparks weiterberechnen kann. Zudem ist die nachhaltig produzierte Energie aus Strom und Dampf nachweispflichtig, sobald die staatliche Förderung und Einspeisevergütung in Anspruch genommen wird. Dabei gilt: Nur die Wärme und Elektrizität aus KWK-Anlagen kann und darf abgerechnet werden. Die Biomasse-KWK muss daher auch messtechnisch strikt von anderen Anlagenteilen (z.B. Hilfskesseln und sonstigen Wärmequellen) getrennt werden, die nicht Bestandteil der nachhaltigen Energieerzeugung sind.

Die Messung der Energieströme erfolgt gemäß Messgeräterichtlinie und entsprechend dem gültigen Eichgesetz. Dies gilt etwa für die Abrechnung von Warmwasser (MI-004/ OIML R-117). Jedoch sind nicht alle Medien in der Messgeräterichtlinie definiert. Für die Abrechnung von Wärmeenergie (Dampf) greift keine gültiges Eichrecht. Bei der messtechnischen Auslegung von Messstrellen gilt hier der Stand der Technik. Dabei sind entsprechende Verfahren anzuwenden, die eine höchstmögliche Genauigkeit gewährleisten. Dies setzt beispielsweise voraus, dass Messgeräte rückführbar kalibriert sind.

Für die Prozesssteuerung und zu Verrechnungs- und Nachweiszwecken suchte Stork Thermeq für mehrere Messstellen nach einer Instrumentierung. Das besondere Augenmerk galt dabei den Dampfmessungen. Die Messtechnik sollte der Norm ISO 5167 entsprechend genau sein und nur einen geringen Restdruckverlust erzeugen.

Typischerweise haben hohe Leitungsdrücke und erhöhte Umgebungstemperaturen dadurch praktisch keinen Einfluss auf die Messunsicherheit. Zusätzlich wurde die Messstelle mit dem Drucktransmitter OPTIBAR PM 3050 zur Relativdruckmessung sowie der Thermometer-Schutzarmatur OPTITEMP TRA-S34 ausgestattet. Dies ermöglicht dem Betreiber, eine druck- und temperaturkompensierte Massemessung durchzuführen und zusätzlich die Wärmeenergie (Enthalpie) zu bestimmen. Alle Messwerte werden an den für eichpflichtige Messungen zugelassenen Mengenumwerter SUMMIT 8800 übermittelt.

3.3 Dampf-Durchflussmessung zur Gegendruck-Turbine

Eine weitere rückführbar kalibrierte Messstrecke mit gleicher Instrumentierung misst den Dampfdurchfluss, der die Gegendruckturbine versorgt. Auch hier werden alle Messwerte vom SUMMIT 8800 verarbeitet. Dabei wird die Energiemenge dieser Messstelle mit der Energiemenge der vorhergehenden Messtelle verrechnet, so dass die einzelnen Dampfströme genau voneinander getrennt erfasst werden können.

3.4 Einspeisemessung von Dampf für das Fernwärmenetz

Um die in das Fernwärmenetz eingespeiste Energie abrechnen zu können, wird die Durchflussmessung vor der Turbine mit dem gemessenen Enthalpiewert verrechnet. Dazu ist die Messstelle hier mit dem Drucktransmitter OPTIBAR DP 3050 und der Thermometer-Schutzarmatur OPTITEMP TRA-S34 ausgestattet. Der SUMMIT 8800 verrechnet die Werte mit den Durchflussmesswerten der Turbineneinspeisung und ermittelt die im Fernwärmenetz bereitgestellte Energiemenge genau.

4. Nutzenbetrachtung

Die rückführbar kalibrierten Messstrecken reduzieren die installationsbedingten Messfehler auf ein Minimum, so dass die Energieströme genau und entsprechend den gesetzlichen Vorgaben gemessen werden. Auf diese Weise hält der Betreiber alle Anforderungen sowohl an die Abrechnung der Dampfmengen als auch an die staatliche Förderung und Einspeisevergütung ein.

Neben den Messstrecken und der dazugehörigen Instrumentierung hat KROHNE alle erforderlichen Services geliefert – vom Engineering über die Dokumentation und Materialzertifizierung bis hin zur Kalibrierung und Inbetriebnahme vor Ort. Storq Thermeq und der Betreiber profitierten dabei gleichermaßen von einer maßgeschneiderten Komplettlösung, die KROHNE durch sein Prozesswissen sowie seine Erfahrung im Bereich des eichpflichtigen Verkehrs und der Kalibrierung aus einer Hand liefern konnte.

Für alle Anwendungen, die dem KWKG unterliegen, kann KROHNE die passende Durchflussmesstechnik bereitstellen. Hierzu zähen Anwendungen für Dampf, Speisewasser, Kondensat, Brenngas u.a., zum Beispiel Messungen in Fernwärmenetzen nach MID MI-004 (gemäß Genauigkeitsklasse 1).