Erneuerbare Energien Renewable Energies bei den by Stadtwerke Karlsruhe (SWK) Inhalt: Contents - Beschaffungsstruktur SWK Energy Structure - Regenerative Anlagen in KA Renewable Power Plants - Die Solarparks Solar Power Parks - Zukunftsoptionen Options for the Future Dr.-Ing. Thomas Schnepf
KVVH Karlsruher Versorgungs-, Verkehrs- und Hafen GmbH (Holding) Kommunale Dienstleistungsgruppe Municipal Service Group KVVH Karlsruher Versorgungs-, Verkehrs- und Hafen GmbH (Holding) shareholding: 100 % City of Karlsruhe Rheinhafen Public Harbour independent business division VBK Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH Public Transport shareholding: 100 % KVVH GmbH Stadtwerke Karlsruhe GmbH power, natural gas, District-Heating, water shareholding: 80 % KVVH GmbH 20 % EnBW AG Planungs- und Baugesellschaften planning and building companies KBG - Karlsruher Bädergesellschaft mbH Company for Public-Swimming-Pools shareholding: 100 % KVVH GmbH KASIG - Karlsruher Schienen-Infrastruktur-Ges. Company for Public-Transport-Installations shareholding: 100 % KVVH GmbH
Die Stadtwerke Karlsruhe und wichtige Beteiligungen / Stadtwerke Karlsruhe and its shareholding Stadtwerke Karlsruhe Netze GmbH Stadtwerke Karlsruhe GmbH Strom, Erdgas, Wärme, Trinkwasser (Power, Natural Gas, District-Heating, Water) 100% 100% 50% 42% 40% KES – Karlsruher Energie-service GmbH TelemaxX Telekom-munikations GmbH PS Project Systems GmbH & Co. KG SWK-Regenerativ-Verwaltungs-GmbH Company for landfill gas usage Company for Heating-Stations Company for Solar-Power
Strommix (Zahlen jährlich schwankend) Power generation mix (numbers fluctuate annually) Sonstige EE other renewables Kernenergie nuclear power EEG-Anlagen (in KA rd. 1,5 %) renewable energy production according to the EEG Sonst. Fossil other fossil fuels Erdgas natural gas Kohle coal Deutschland (Germany) In Karlsruhe: rd. 1.600 GWh
Regenerative Energieerzeugungsanlagen in Karlsruhe Renewable energy installations (overview) about 1.500 solar heating systems (SWK promotional program) Über 1000 Photovoltaik-Anlagen (solar power systems) - 1999 first solar roof installation with public participation, 50 kW - Solarpark I, 840 kW, 10 installations - Solarpark II, 540 kW, 6 installations - Solarpark III, ca. 1400 kW, 9 installations - 1997 Center for Communication (ZKM), 100 kW, (Gleichstrom für Straßenbahn – coflow for trams) Deponiegasverwertung-West (landfill gas usage, disposal area West) - 2 BHKWs, je 375 kWel (combined heat and power station and waste heat usage in tram depot) Deponie Ost (disposal area East) - landfill gas and biogas utilization - waste wood boiler - waste heat usage in a residential area ZKM installation (Center for Communication) 2 hydro power installations - Appenmühle, max. 40 kW - Obermühle, max. 45 kW 5 wind mills - Hofgut Maxau, 110 kW - Deponie West, 2 *750 kW, 1*1.500 kW - School, very small wind mill about 150 heat pumps (SWK promotional program)
Erneuerbare Energien: PV – Anlagen Renewable energies: Solar power systems
Meilenstein: 10 Jahre Karlsruher Sonnendach Milestone: 10 years Karlsruher sun roof 1999 erste große Bürger- Solarbeteilungsanlage in Deutschland (first solar power plant with public participation in Germany on the roof of the headquarters of Stadtwerke Karlsruhe) 150 Karlsruher Solarpioniere beteiligen sich (150 solar pioneers from KA participate)
„SUN IN SCHOOLS“ Meilenstein (Milestone): Die Gewinnerschulen einer 3 kW PV-Anlage The winners of a 3 kW solar energy plant: 1999 Heinrich-Hertz-Schule GHS Grötzingen St. Dominikus Gymnasium 2003 Europäische Schule Grundschule Wolfartsweier Carl-Engler-Schule 2007/2008 Adam-Remmele-Schule Schulzentrum Neureut Goethe-Gymnasium Insgesamt 31 Karlsruher Schulen haben sich in den Jahren mit einem ökologischen Konzept um Fördergelder beworben Fördergelder insgesamt: 240.000 Euro Bis jetzt erzeugen neun Karlsruher Schulen im Rahmen des Projektes „Sonne in der Schule“ Solarstrom 2011 Oberwaldschule Durlach Fichte Gymnasium Otto-Hahn-Gymnasium
Solarsegel,nachgeführt 3 x 5,25 kW Ertrag: ca. + 20 % Meilenstein: Deutschlands schönste PV-Anlage Milestone: Germany‘s most beautiful solar energy plant Solarsegel,nachgeführt 3 x 5,25 kW Ertrag: ca. + 20 % The system rotates the photovoltaic solar panels to follow the sun throughout the day. It produces 20 % more electricity compared to a fixed tilt installation. solar sails with autotracking, 3 x 5,25 kW, energy surplus about 20 %
Meilenstein: Photovoltaik-Initiative 2005 Milestone: Solar energy initiative 2005 PV-PRIVAT kleine PV-Anlagen zum Festpreis (small solar energy plants at a fixed price) PV-GEWERBE Individuallösungen PV-PROFI Beratung, Planung, Ausschreibung, Bau (individual solutions, consulting, planning, bid invitation, construction) PV-MEGA Bau und Betrieb großer PV-Anlagen ( 20 bis >100 kW) (construction and operation of large solar energy plants) Bürger-Beteiligungsanlagen für Privatleute und Instititionen (solar energy plants with public participation) Stadtwerke als Bauherr, Verkauf der Anlagen an Beteiligungsgesellschaften (Stadtwerke as builder, sale of the solar power plants to the investment company) Attraktive Rendite (attractive rate of return)
Stadtwerke Karlsruhe GmbH Die Struktur der Projektgesellschaften Structure of the investment companies SWK-Regenerativ-GmbH & Co. KG – Solarpark N Die Kommanditisten/ Gesellschafter (partners with limited liability / shareholders) Die Komplementärin (company with limited liability) SWK-Regenerativ-Verwaltungs-GmbH Haftung (liability) Geschäftsführung (management) Anleger mit x Anteilen á 2.000,- € Investor with x shares at 2.000,- € each 100% Stadtwerke Karlsruhe GmbH
Die Solarparks / Solar parks Kommanditisten Shareholders Eigenkapital Shareholders capital Investitionssumme Amount invested Gesamtleistung Total capacity Inbetriebnahme Initial operation I 180 1,9 Mio. € 4,1 Mio. € 845 kW 10 Anlagen 2005/06 II 150 1,4 Mio. € 2,4 Mio. € 570 kW 7 Anlagen 2007/08 III 200 1,7 Mio. € 4,0 Mio. € 1330 kW 2010/11 Beim Solarpark III: max. 100.000 € je Gesellschafter Solar park III: maximum investment of 100.000 € per shareholder
Solarpark I: Deponie West 432 kW Cadmiumtellurid-Dünnschichtzellen (5.184 m²) (thin film photovoltaic modules)
Solarpark I : VBK-Betriebshof West (3 Teilanlagen) Public transit authority (3 sections) 64 kW, Cadmiumtellurid-Dünnschichtzellen / thin film photovoltaic modules (737 m²) 45 kW, microamorphe Tandem-Silizium-Dünnschicht-Module / thin film PV modules (557 m²)
SWK-Regenerativ-GmbH & Co. KG – Solarpark II GHS Grötzingen, 44 kW, polykristalline Module School building in Grötzingen, 44 kW, polycrystalline solar modules VBK Ost / Public transit authority, Links/left: Wartungshalle, 66 kW, polykristalline Module Rechts/right: Abstellhalle, 175 kW, Cadmiumtellurid- Dünnschichtzellen / thin film solar modules
Anlagenstandort Parkdeck Stadtwerke Karlsruhe Location on car park of Stadtwerke Karlsruhe Leistung/capacity: 56 kW Solyndra-Dünnschichtmodule Thin film solar modules (Solyndra) Leistung/capacity: 64 kW First-Solar-Dünnschichtmodule Thin film solar modules (First Solar)
Anlagenstandort Schulzentrum Neureut Location on the school centre in Neureut Inbetriebnahme/initial operation Dezember 2009 Teilanlage/section 1: Solyndra-Module Leistung/capacity: 11 kW, finanziert durch „Sonne in der Schule“ und NatuRplus (financed through „Sun in schools“ and NatuRplus Erste Anlage des Solarpark III, Teilanlage 2 (first installation of the solar park III, section 2): Leistung: 33 kW, First-Solar-Dünnschichtmodule, Leichtbausystem Capacity: 33 kW, thin film solar modules (First Solar), light weight construction
Dezember 2010: erschwerte Arbeitsbedingungen Anlagenstandort AVG-Güterhalle Busenbach Location merchandise storage of AVG in Busenbach Leistung/capacity: 246 kW Schüco Dünnschichtmodule, Leichtbausystem thin film modules (Schüco), light weight construction Dezember 2010: erschwerte Arbeitsbedingungen Difficult conditions of work at the construction site.
Anlagenstandort Kulissenlager Location Kulissenlager (scenery storage of theatre) Leistung/capacity: 288 kW Hyundai polykristalline Solarmodule, Leichtbausystem polycrystalline solar modules (Hyundai), light weight construction
Großmarkt Karlsruhe: Importhalle 200 kW Location central market, Karlsruhe: 200 kW
Weitere Anlagenstandorte Other locations AVG-Abstellhalle Freudenstadt: Leistung/capacity 130 kW Yinglisolar monokristalline Module Fuhrparkhalle Amt für Abfallwirtschaft / car park of the public waste management authority: Leistung/capacity 250 kW
Entwicklung der Photovoltaik in Karlsruhe Development of solar power installations Capacity installed: about 18 MW Number of installations: rd. 1.000
Monitoring on the Internet www.karlsruher-sonnendaecher.de
Energieerzeugung aus Wasserkraft: Die Appenmühle Hydro power installation: Appenmühle Fischtreppe am Thomaswehr Wiederinbetriebnahme: Frühjahr 2000 new start of operation: spring 2000 Max. Turbinenleistung / turbine efficiency: 40 kW Baukosten / costs: ca. 446.000 Euro (incl. Renaturierungsmaßnahmen / land recultivation) Turbine: Francis-Schacht Erzeugung / Output 200.000 kWh/a Fallhöhe / height of drop: 2,8 m Max. Wassermenge / amount of water 1,8 m³/s Generator: Drehstrom-asynchron / three phase current - asynchronous
Windkraft: Vom Müllberg zum Energieberg Wind power: „from a disposal area to an energy hill“ Hofgut Maxau 110 kW el Inital operation April 1997 Manufactuerer: Seewind 20/110 Rotor diameter 20 m Size of mast 35 m WKA III 1,5 MW el. Initial operation April 2002 Manufacturer: Fuhrländer MD 77 Rotor diameter 77 m Size of mast 85 m Capacity 1,5 MWel Cut-in-windspeed 3,0 m/s Effective power at 11,0 m/s shutdown at 20,0 m/s Total weight 256 t Costs 2 Mio Euro WKA I & II 750 kW el Initial operation Dez. 99 / Juli 2000 Manufacturer: Seewind 52/750 Rotor diameter 52 m Size of mast 65 and 74 m Cost 850.000 € each
Energieerzeugung aus Deponiegas Energy production from landfill gas
Deponie West (Müllberg = Energieberg) Disposal Area West (= „energy hill“) 2 Gasmotoren je 375 kW el. 2 gas engines, 375 kW el.each about 6 Mio. kWh/a electric production per Year about 3 Mio. kWh/a heat production per Year CO2 reduction 10.000 t per year
Disposal Area East: 1 BHKW 375 kW el., 300 kW th. 1 Holzkessel 700 kW th. 1 combined heat and power station: 375 kW electric power, 300 kW heat 1 wood boiler: 700 kW heat
Energieerzeugung aus Erdwärme Geothermal energy production Quo Vadis ????............. …………………….oder aller Anfang ist schwer …………………….(or all beginnings are difficult)
KWK-Anlagen in Karlsruhe Combined heat and power generation in Karlsruhe Ca. 100 customer installations Mostly Dachs-Systems with 5,5 kWel total capacity about 1 MWel estimated power production about 3 Mio. kWh/a Larger combined heat and power generators at KES (common heat supply company of SWK and VoWo) about 6 stations, capacity 50 to 450 kWel) estimated power production about 5 Mio. kWh/a HKW West: 37 MW electric power, ca. 20 Mio. kWh heat New installation at Stora Enso 45 MW, about 200-300 Mio. kWh
Struktur of the distrikt heating system in Karlsruhe Power plants and Heating-centrals Zur Fernwärmeerzeugung stehen vier Werke zur Verfügung, die sich gegenseitig ergänzen. 1992 haben die Stadtwerke Karlsruhe das Rheinhafen-Dampfkraftwerk der EnBW an das Fernwärme-Versorgungsnetz angeschlossen. Dort wird der Hauptteil der Fernwärme in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt. Fünf Prozent der benötigten Fernwärme erzeugen die Stadtwerke Karlsruhe außerdem im Heizkraftwerk West und in den kleineren Heizwerken Ahaweg und Waldstadt.
„Zwei Kraftwerke an einem Strang“ „ Two Power plants at one Pipe“ 1992 ff: Bau der Fernwärme-Transportleitung vom HKW-West zum RDK der EnBW Stilllegung der Kessel 1 + 4 im HKW West Einige Jahre später, im Jahr 1992, beginnt für die Fernwärmeversorgung in Karlsruhe ein neues Zeitalter. Der Bau einer rund 4 Kilometer langen Haupttransportleitung zum Rheinhafen-Dampfkraftwerk der EnBW bringt für die Fernwärme tiefgreifende Änderungen mit sich. Durch die Wärmeauskopplung aus einem Großkraftwerk wird der Betrieb eigener Grund- und Mittellastanlagen unwirtschaftlich. Damit einher geht die Einstellung der Kohleverbrennung im stadtwerkeeigenen Heizkraftwerk West. Diese Anlage wird heute- vorrangig mit Erdgas- zur Reserve- und Spitzenlastdeckung eingesetzt.
„Zwei Kraftwerke an einem Strang“ 1992 ff: Bau der Fernwärme-Transportleitung vom HKW-West zum RDK der EnBW Stilllegung der Kessel 1 + 4 im HKW West Einige Jahre später, im Jahr 1992, beginnt für die Fernwärmeversorgung in Karlsruhe ein neues Zeitalter. Der Bau einer rund 4 Kilometer langen Haupttransportleitung zum Rheinhafen-Dampfkraftwerk der EnBW bringt für die Fernwärme tiefgreifende Änderungen mit sich. Durch die Wärmeauskopplung aus einem Großkraftwerk wird der Betrieb eigener Grund- und Mittellastanlagen unwirtschaftlich. Damit einher geht die Einstellung der Kohleverbrennung im stadtwerkeeigenen Heizkraftwerk West. Diese Anlage wird heute- vorrangig mit Erdgas- zur Reserve- und Spitzenlastdeckung eingesetzt.
Neue Fernwärmegebiete durch 3. Hauptleitung Construction of a new third main pipe Ausbaukonzept bis 2020: Durch den Bau der Dritten Hauptleitung können südlich gelegene Stadtteile, wie beispielsweise Oberreut und Rüppurr, erschlossen werden Lassen Sie uns noch einen Blick auf unser weiteres Ausbaukonzept werfen: Unsere 1 te Hauptleitung vom HKW West in die Stadt wurde in den 60 er Jahren gebaut. Sie ist mittlerweile hydraulisch an der Grenze angelangt und mittlerweile auch fast 50 Jahre alt. Der Ersatz dieser Leitung steht in absehbarer Zeit an. Dabei macht es Sinn diesen Ersatz nicht in der alten Trasse vorzunehmen, sondern über eine zusätzliche Hauptleitung, die im Süden Karlsruhes verläuft, auch neue Absatzgebiete zu erschließen. Zwischen dieser neuen und der 1 ten Hauptleitung sollen Querverbindungen trassiert werden, um bei Leckagen an der 1 ten Hauptleitung die Versorgung aufrecht zu erhalten. Und da bereits entlang der Trasse Nahwärmeinseln bestehen, wird auch hier das Prinzip des organischen Wachstum eingehalten.
Mineralölraffinerie Oberrhein - Stadtwerke Karlsruhe GmbH Abwärmenutzung aus einer Raffinerie für die Fernwärme in Karlsruhe Waste heat utilization for district heating from a refinery in karlsruhe Ein gemeinsames Projekt der Project cooperation by Mineralölraffinerie Oberrhein (Grösste Raffinerie in Deutschland) - Stadtwerke Karlsruhe GmbH Mit Unterstützung des / Supported by
Available heat potential for cooling using absorption refrigeration Zukünftiger Einsatz der FW-Erzeugungsanlagen Future applications of combined heat and power generators (Prognose / Forecast) Available heat potential for cooling using absorption refrigeration MiRO Stufe 1 MiRO Stufe 2 RDK 7 u. 8 HKW West Wärmebedarf
Optionen für die zukünftige Energiebeschaffung Options for future energy supply Development of district heating - Increase number of cooling devices using district heat - Optimization of district heat supply Development of decentralized combined heat and power generation Development of renewable energies - Development of solar power in Karlsruhe (and the region) Installation of wind mills In Karlsruhe: potentially < 10 MW In the region: about 100 MW SWK goals: Diversification distribution of risks - Participation at local wind mills: ca. 25 MW until 2020 Offshore: ca. 25 MW until 2020 - Development of hydro power ?? Participation at hydro power installations in the region Problem: Acceptance, ecological issues ????
Entwicklung der Strombeschaffungsstruktur Development of electric power supply % Power MW / % MWh per year