Wärmeverbund mit Toploader zur Bewirtschaftung des Holzschnitzellagers

Wärmeverbünde mit Holzschnitzeln als Hauptenergieträger sind in der Schweiz weit verbreitet. Ein zentrales Element stellt dabei das Brennstofflager dar. Erstmals in der Schweiz wurde im Wärmeverbund in Salez mit dem Einsatz eines Toploaders, ein vollautomatisches System zur Bewirtschaftung, eingesetzt. In Salez im St. Galler Rheintal befinden sich die beiden Kantonsbetriebe landwirtschaftliches Zentrum St. Gallen (LZSG) und die offene Strafanstalt Saxerriet. Das Areal des LZSG besteht aus dem Verwaltungstrakt, dem Werkstattgebäude und dem Schulgebäude. Letzteres wurde neu erstellt und im Jahr 2019 eingeweiht. Die Beheizung der Gebäude erfolgte bis anhin über eine Holzpelletsheizung. Das alte Schulgebäude, in welcher sich die Technikzentrale befand, wurde im Zuge des Neu- und Erweiterungsbaus abgebrochen. Das Areal der Strafanstalt Saxerriet besteht aus rund 20 Gebäuden sowie mehreren Gewächshäusern. Die Beheizung der Gebäude erfolgte bis anhin durch mehrere dezentral platzierte Wärmeerzeuger. Als Energieträger wurde fast ausschliesslich Öl eingesetzt. Zwischen den Werkstattgebäuden und den Verwaltungs- und Strafvollzugstrakten wurde bereits vor mehreren Jahren ein Wärmeverbund realisiert. Die Wärmeerzeugung erfolgte mittels Holzheizkessel mit rund 300 kW sowie einem Ölheizkessel mit 460 kW Leistung.

Anlagenkonzept
Zur Erzeugung der erforderlichen Wärmeenergie wurde in der neuen Heizzentrale ein Holzheizkessel mit einer Nennleistung von 900 kW realisiert. In der Filteranlage wurde ein zusätzlicher Economiser mit einer Nennleistung von 70 kW zur Nutzung der im Abgas enthaltenen Wärme eingebaut. Zur Spitzenlastabdeckung wurde ein Gasheizkessel mit Kondensationsnutzung und einer Leistung von 1000 kW eingebaut. Zur Sicherstellung der Wärmeerzeugung wird, bei einer Störung des Holzkessels, der Gaskessel automatisch freigegeben. Bei Ausfall eines Heizkessels in der Zentrale wird die Energieversorgung der Strafanstalt Saxerriet unterbrochen, sofern die zur Verfügung stehende Heizleistung nicht mehr ausreicht. Für diesen Notbetrieb wurden im Werkstattgebäude der Strafanstalt Saxerriet, nach dem Wärmetauscher, zwei Gasheizkessel mit einer Gesamtleistung von 1000 kW eingebaut. Bei Ausfall eines Kessels steht im Notbetrieb immer noch 100 % Leistung zur Verfügung. Zur Energiespeicherung stehen zwei Speicher mit einem Volumen von je 22 500 Liter zur Verfügung.

Bewirtschaftung Schnitzellager mit Toploader
Aufgrund des hohen Grundwasserspiegels am Standort der Heizzentrale wurde eine über Terrain liegende Lösung zur Holz­schnitzellagerung angestrebt. Für die Be­wirtschaftung eines befahrbaren Schubbodens wäre ein erhöhter Personalaufwand notwendig gewesen, um diesen mit Brenn­stoff zu versorgen. Nach Abwägen der Vor-und Nachteile der verschiedenen Systeme wurde vom Projektteam der Entscheid ge­troffen mit dem Toploader ein neuartiges System einzusetzen. Ein vergleichbares System war in der Schweiz bis zum jetzi­gen Datum noch nicht im Einsatz. Im Aus­land, hauptsächlich in den Niederlanden, England, Frankreich sowie in Deutschland, wurden bereits Anlagen realisiert. Die vor­ab eingeholten Referenzen waren durch­aus positiv. Der Toploader übernimmt so­wohl die Einlagerung des Brennstoffs wie auch die Beschichtung der Förderschnecke und funktioniert vollautomatisch. Das Ge­rät bewegt sich auf einer Kranschiene auf einer Höhe von knapp 6 m.

Betriebserfahrungen und Optimierung
Die Erfahrungen mit dem Toploader zei­gen, dass ein vollautomatischer Betrieb der Anlage möglich ist. Beim Ablad muss darauf geachtet werden, dass die Schnit­zel gleichmässig über die gesamte Breite des Raumes eingebracht werden damit der frisch angelieferte Brennstoff durch den Sensor erfasst wird und sauber auf­geschichtet werden kann. Systembedingt werden immer die zuletzt angelieferten Holzschnitzel zuerst verwertet, ältere Schnitzel liegen jeweils zuunterst auf dem Schnitzelhaufen. Im Frühling ist deshalb das Schnitzellager einmal komplett zu lee­ren, damit sämtliches vorhandenes Brenn­material umgewälzt werden kann. Nach erfolgter definitiver Inbetriebnahme im Herbst 2019 wird die Anlage nun wäh­rend zwei Jahren im Betrieb beobachtet und Messdaten sowie auftretende Störmeldungen notiert und im Detail analy­siert und so der Betrieb der Gesamtanlage optimiert.

Autor: Thomas Gerster, dipl. Ing. FH HLK

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