„Für Industrieunternehmen ist die Wärme-Kraft-Kopplung doppelt sinnvoll, weil wir immer beides benötigen: Wärme und Strom“, sagt Dr. Hans Baumann, Verantwortlicher für Infrastrukturanlagen beim Pharmaunternehmen F. Hoffmann-La Roche AG in Basel. Da Prozesswärme während des ganzes Jahres erzeugt werden muss, also bis zu 8’800 Stunden, kann eine Anlage mit Wärme-Kraft-Kopplung dank Volllastbetrieb einen effektiven Beitrag zur Energieversorgung leisten. Gleichzeitig sind auch zahlreiche Stromkonsumenten vorort.

Neuer Gasmotor im Einsatz

Mitte 2015 wurde deshalb ein neuer Gasmotor mit gekoppeltem Stromgenerator, der eine elektrische Leistung von 4,4 MW aufweist, im Basler Werk eingebracht. Zusätzlich lassen sich damit Niedertemperaturwärme von 40 °C und einer Leistung von 2,4 MW sowie 1,4 MW Dampf mit einem Druck von bis zu 8 bar erzeugen. Dieser wird durch einen Wärmetauscher nach der Abgasverbrennung des Gasmotors mit einer Temperatur von 400 °C erzeugt. Bei der Dampfproduktion liegt der Spitzenbedarf im Winterhalbjahr. Der Strombedarf hingegen schwankt ganzjährig zwischen 10 und 16 MW Leistung.

Hans Baumann sagt: „Inzwischen haben wir auf unserem Firmenareal ein Anergienetz realisiert, das mit der tiefen Temperatur von 40 °C Wärme für die zahlreichen Gebäude liefert.“ Die für alle unterschiedlichen Medien vorhandenen Kanäle stellen eine ideale Voraussetzung für den Bau eines solchen Niedertemperaturnetzes dar. Aufgrund dieser vorhandenen Infrastruktur konnte das Verteilsystem rasch und kostengünstig erstellt werden. Im Rahmen der Variantenprüfung hatte man auch Gasturbinen sowohl mit Hochdruck- als auch Niederdruckabhitzekessel untersucht. Die resultierenden wirtschaftlichen und prozesstechnischen Resultate gaben dann aber dem Gasmotor den Vorzug.

Anspruchsvolle ökologische Ziele erfüllt

Eine besondere Herausforderung stellen die ökologischen Zielsetzungen des Unternehmens dar, das schon heute nur CO₂-freien Strom einkauft und die eigenen CO₂-Emissionen bis 2020 um 15 % reduzieren will. Mit der Installation des leistungsstarken Gasmotors widerspricht man zunächst dieser angestrebten Entwicklung. Hans Baumann schildert die Lösung: „Wir nutzen hier zwar Erdgas, doch haben wir zur Kompensation dieser Mehrbelastung gezielte Massnahmen ergriffen. Wir nutzen beispielsweise die Kältemaschinen als ‚Wärmepumpen’, indem die Abwärme auf ein nutzbares Niveau angehoben wird, und erzeugen mit dem in der WKK-Anlage produzierten Strom auf diese Weise Wärme für Heizzwecke. Derzeit wird eine Wärmeleistung von bis zu 12 MW erreicht. So substituieren wir den Einsatz von konventionellen Heizkesseln, mit denen sich nur Wärme erzeugen lässt.“ Dieses Betriebskonzept ist bereits umgesetzt und bietet dem Unternehmen jetzt einen verminderten CO₂-Ausstoss; die Ziele sind also schon beinahe erreicht.

Mit einer kompakten Anordnung von Büro-, Labor- und Produktionsgebäuden auf dem Areal mitten in Basel konnte die F. Hoffmann-La Roche AG geeignete Verbundsysteme schaffen, die hohe Leistungswerte mit Kältemaschinen/Wärmepumpen generieren. Aus einem Anteil Strom werden bis zu 8 Teile Wärme und Kälte produziert. Zudem sind optimale Effizienzwerte beim Gasmotor möglich, da die Wärme jederzeit im Areal Verwendung findet; mit Abgaskondensation sind bis zu 95 % Ausnutzung des Erdgases erzielbar. Strom sowie Wärme und Kälte werden simultan benötigt und können hier mit Gasmotor und Kältemaschinen in Kombination zur Verfügung gestellt werden.

Integrale Konzeption überzeugt Unternehmensleitung

Die Energieplanung musste auch das inzwischen erstellte Hochhaus, als höchstes Gebäude der Schweiz, in Betracht ziehen. Mit weiteren vorgesehenen Bauten werden ältere Gebäude ersetzt und damit auch beste Energieverbrauchsstandards eingehalten, so dass trotz Nutzflächenzunahme auf dem Firmenareal kaum mehr Wärme und Strom benötigt werden. Gleichzeitig ist der neue Gasmotor auch mit modernster Abgasreinigung ausgestattet, so dass geringste Immissionen für die städtische Umgebung entstehen.

Hans Baumann fasst zusammen: „Losgelöst von integralen Betrachtungen mag die Wärme-Kraft-Kopplung mit einem Gasmotor erhöhte CO₂-Emissionen aufweisen, doch in sinnvoller Kombination mit Kältemaschinen/Wärmepumpen und einer hoch effizienten Wärmenutzung können auch beim CO2 markante Reduktionen erreicht werden. Deshalb hat sich die Unternehmensleitung von dieser Technologie und deren integralen Konzeption überzeugen lassen.“

Kontakt:
Dr. Hans Baumann
Gruppenleiter PSTIB
Hoffmann-La Roche AG
Areal Infrastruktur Engineering
4070 Basel
hans.baumann.hb1@roche.com