Hightech-Ofen für den Kehricht

Hightech-Ofen für den Kehricht

Gefäss: 
Teaserbild-Quelle: zvg
Eine Kehrichtverbrennungsanlage, ein Holzheizkraftwerk und eine Gas- und Dampfturbine in einer Anlage kombiniert: Mit diesem Konzept betritt man beim Forsthaus Bern Neuland. Der 500 Millionen Franken teure Bau besticht aber nicht nur durch modernste Technik, sondern auch durch ausgefeilte Architektur.
 
 

Links zu Beteiligten

 
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Projektleitung/Gesamtleitung
TBF & Partner AG, Zürich, www.tbf.ch
 
Werkleitungen
INGE IMAD Bern:
Vermessungsingenieur
bichsel bigler partner ag, Gümligen, www.goezen.ch
 
Gebäudetechnik-Planer
Waldhauser Haustechnik AG, Basel, www.waldhauser.ch
 
Geologe
Geotechnisches Institut AG, Bern, www.geo-online.com
 
Montagebau in Beton
Element AG Schweiz, Tafers, www.element.ch
 
Kamine
Steelcon, DK-Esbjerg N, www.steeelcon.com
 
 
Als die Arbeiten am Projekt Forsthaus 2005 begannen, diskutierte man über Laufzeitverlängerungen der bestehenden Atomkraftwerke. Sechs Jahre später ist der Ausstieg aus der Kernenergie beschlossene Sache – und die neue Energiezentrale, die am Rande der Stadt Bern gebaut wird, erweist sich als visionäre Massnahme. Daniel Schafer, der CEO von Energie Wasser Bern (ewb): "Die schweizweit einmaligen Anlagen im Forsthaus dienen nicht nur zur lokalen und hoch effizienten Produktion von Energie, sondern ermöglichen auch den geplanten Ausstieg aus der Atomenergie."
 
Das Projekt, das für rund 500 Millionen Franken bis 2013 realisiert wird, kombiniert als technische Novität eine Kehrichtverwertungssanlage (KVA), ein Holzheizkraftwerk (HHKW) und ein Gas- und Dampf-Kombikraftwerk (GuD) innerhalb einer einzigen Anlage, was viele Synergienutzungen ermöglicht. Dazu lässt sich die Anlage je nach Nachfrage flexibel betreiben. "Wir haben die eierlegende Wollmilchsau entwickelt", fasst Schafer zusammen.

Strom, Dampf und Fernwärme

André Moro, der stellvertretende CEO und Leiter Energiewirtschaft bei ewb, ist der geistige Vater des Projektes. "Schon ab 1999 haben sich unser damaliger Leiter KVA Peter Magnaguagno und ich Gedanken gemacht, wie wir die alte Kehrichtverwertungsanlage Warmbächli ersetzen könnten." Man wünschte sich eine Anlage an einem Standort, welche die verschiedenen Bedürfnisse der Zukunft abdecken und möglichst energieeffizient arbeiten würde. "Wir erzeugen mit der KVA nicht nur Dampf und Fernwärme, sondern auch Strom."
 
Die Energiezentrale Forsthaus (EZF), so die exakte Bezeichnung, wird den Dampf und die Fernwärme an bestehende Kunden wie das Inselspital, den Bahnhof oder die Kläranlage ARA Bern liefern. Das besthende Fernwärmenetz wird nach und nach erweitert. Die Energiezentrale musste deshalb möglichst in der Nähe der Stadt und des heutigen Netzes gebaut werden. Eine wichtige Begleitmassnahme des Projektes, die ein Volumen von rund 65 Millionen Franken umfasst, sind mehrere Kilometer neue Werkleitungen für die Erschliessung und den Abtransport von Energie und Wasser.

57'000 Tonnen CO2 pro Jahr gespart

Für die neue Energiezentrale mussten das Gebiet umgezont und 58'000 Quadratmeter Wald gerodet werden. Deshalb und weil die Anlage naturgemäss nicht emissionslos arbeiten kann, stiess das Vorhaben zunächst auf Widerstand. "Natürlich wird die Anlage pro Jahr 100'000 Tonnen CO2 ausstossen", räumt CEO Schafer ein. "Aber wenn wir den Strom, den die Energiezentrale Forsthaus produzieren wird, mit dem üblichen europäischen Mix zukaufen, entstehen bei seiner Herstellung jährlich rund 57'000 Tonnen mehr CO2." Das Forsthaus trägt deshalb unter dem Strich dazu bei, Emissionen zu senken. Ausserdem seien über 50 Prozent der gerodeten Fläche wieder aufgeforstet worden, in erster Linie in Kiesen und im Jordeweiher, wo auch weiter Ersatzmassnahmen durchgeführt werden
 
"Das Projekt passt deshalb zum Produktionsportfolio von Energie Wasser Bern", führt Schafer weiter aus. Die Berner Energieversorger investieren auch verstärkt in Sonnen- und Windanlagen im In- und Ausland. "Das Zauberwort heisst Nachhaltigkeit, und zwar auf ökonomischer, ökologischer und sozialer Ebene." Diese Argumente wurden auch vom Stimmvolk gehört. Nach der anfänglichen Opposition erreichte die Zonenplanänderung Forsthaus West in der Abstimmung 2008 ein überwältigendes Mehr von 88 Prozent. Im März 2009 war Baubeginn.

Drei in einem

Aussergewöhnlich an der EZF ist nicht nur die Kombination mehrerer verschiedener Kraftwerke, die so noch nicht realisiert wurde. Auch die äussere Gestalt des stolzen 305 Meter langen Baus ist speziell. Das Konzept des langgezogenen schmalen Baus stammt von den Berner Architekten Pulver und Graber. Sie wollten die Einzelteile der Anlage nicht wie üblich als Cluster um ein Zentrum anordnen, sondern hintereinander als lineare Abfolge. "Die einzelnen Bereiche der Energiezentrale und ihre Funktion sind als Abfolge an der Hülle lesbar", so Thomas Pulver. Um den Zugang zu den einzelnen Bereichen zu erleichtern und die Öffentlichkeit einzubeziehen, haben die Architekten einen Steg auf sieben Metern Höhe vorgesehen, welcher der ganzen Anlage entlangführt und durch Bullaugen Einblicke in die Anlage gewährt. "Das Bullauge nimmt auch den Schiffscharakter des Gebäudes auf, das mit seiner enormen Länge und dem gut 70 Meter hohen Kamin die Ausmasse eines Ozeandampfers hat", so Pulver weiter.

Verfahrenstechnik der Spitzenklasse

Federführend ist das Ingenieurunternehmen TBF + Partner AG. Gesamtprojektleiter Joachim Rutz erläutert die Funktion der Anlage: "Zuerst haben wir die Kehrichtverwertungsanlage, in der die Abfälle in einer Rostfeuerung thermisch verwertet werden." Ein Sack Kehricht, so erläutert der TBF-Ingenieur, liefere etwa gleichviel Energie wie eineinhalb Liter Erdöl. Aufgrund der Zusammensetzung des Kehrichts ist die Hälfte dieser Energie CO2-neutral. "Beim Verbrennen steigen die heissen Rauchgase im Kessel auf. Dort wird die Wärme entzogen und in Dampf umgewandelt." Dieser wird dann zu Strom turbiniert und anschliessend als Fernwärme ins Netz gespeist.
 
"Wir bauen Verfahrenstechnik der Spitzenklasse ein, mit der wir die neuesten Vorgaben aus der Luftreinhalteverordnung einhalten, zum Teil sogar massiv unterschreiten." Dies hängt unter anderem mit der aufwändigen Reinigung der Rauchgase zusammen, welche als eigentliche chemische Fabrik einen grossen Teil des Gebäudes einnimmt. "Dies erklärt auch die hohen Investitionen bei der KVA", so Rutz weiter. Die Rauchgase werden zuerst in einem Elektrofilter gereinigt, wobei der grösste Teil der Stäube zurückgehalten wird. Anschliessend werden unter Zugabe von Ammoniakwasser in einem Katalysator die toxischen Stickoxide zu Wasser und Stickstoff umgewandelt. Im sogenannten sauren Wäscher scheidet man die Schwermetalle ab. Anschliessend folgen ein neutraler Wäscher zur Abscheidung von sauren Gasbestandteilen und der sogenannte Polizeifilter: ein Gewebefilter, "nicht unähnlich zu einem Staubsaugersack" welcher die letzten Reste von Stäuben und Schadstoffen herausfiltert. "Wie gründlich die Reinigung ist, kann man mit einem simplen Beispiel erläutern", erklärt der Projektleiter: "Die Luft, die wir für die Verbrennung ansaugen, enthält deutlich mehr Staub als die, welche am Ende aus dem Kamin kommt."

Holz aus der Region

Auf der Nordseite des Gebäudes ist parallel zur KVA das Holzheizkraftwerk angeordnet, mit dem der CO2-neutrale Brennstoff genutzt werden soll. "Wir verbrennen hier 70 Prozent Frischholz und 30 Prozent Altholz", lautet die Auskunft vom ewb-CEO Daniel Schafer. "Und zwar Holz, das aus der Umgebung kommt. Maximaldistanz ist 35 Kilometer." Mit geschätzten 25 Lastwagen-Anfahrten pro Tag wird die Anlage gespeist. "Es war gar nicht so einfach, die benötigten Mengen Holz aus der Umgebung zusammenzubekommen", berichtet Schafer weiter. Doch inzwischen hat man genug Lieferanten gefunden und den Bedarf mit langfristigen Verträgen gesichert. Dank zwei grosser Silos auf der Anlage können auch mehrere Tage Anlieferpause, zum Beispiel über die Weihnachtsfeiertage, überbrückt werden.
 
Das Holz wird gemäss Joachim Rutz in einer Wirbelschichtfeuerung bei etwa 900 Grad Celsius verbrannt und die entstehende Energie in mehreren Stufen abgezogen. Die Stromproduktion erfolgt via eine zweite Dampfturbine, welche mit höheren Drücken arbeitet und mit der deutlich mehr Strom produziert werden kann als mit der Dampfturbine der KVA.

Phänomenaler Wirkungsgrad

Den dritten Kraftwerksteil stellt das Gas- und Dampf-Kombikraftwerk dar (GuD). "Die Gasturbine ist technisch wie ein sehr grosses Flugzeugtriebwerk, mit welchem die erzeugte Energie nicht fürs Fliegen, sondern für die Stromproduktion genutzt wird", so Rutz. Dabei entsteht rund 560 Grad Celsius heisses Abgas, das in einem Abhitzekessel Dampf produziert, welcher derselben Dampfturbine zugeführt wird, die auch vom Holzheizkraftwerk mit Dampf gespiesen wird. "Damit sparen wir Platz und Kosten für eine zusätzliche Turbine und erreichen gleichzeitig einen phänomenalen Wirkungsgrad." André Moro erinnert sich, dass gerade dieser Teil der Anlage eine planerische Knacknuss war: "Wir benötigten dieselben Dampfdaten bei beiden Quellen, was Einiges an Kalkulation brauchte."
 
Eingesetzt werden soll das GuD vor allem in Spitzenlastzeiten der Fernwärme- und Dampflieferungen, wenn aus KVA und Holzheizkraftwerk nicht genügend Wärme für den bernischen Bedarf geliefert werden kann. Die Energiezentrale Forsthaus kann eine Wärmeleistung von 120 Megawatt abgeben und erreicht eine elektrische Gesamtleistung von 92 Megawatt. Damit deckt sie rund 14 Prozent des gesamten Wärmebedarfs und etwa 35 Prozent des Strombedarfes der Stadt Bern ab.

Lokaler Schwerpunkt

Voraussichtlich Mitte 2012 wird die Energiezentrale stufenweise in Betrieb genommen. 2013 sollte sie dann voll einsatzbereit sein. André Moro von Energie Wasser Bern freut sich jetzt schon auf diesen Moment: "Die Anlage bedeutet für uns, dass wir lokale, erneuerbare Energie aus Holz und Abfall erzeugen können und gleichzeitig die lokale Stromversorgung deutlich erhöhen." ewb-Chef Daniel Schafer ergänzt: "Das Forsthaus ist ein strategischer Meilenstein auf dem Weg in die kernkraftfreie Zukunft. Die Anlage wird uns ermöglichen, ab 2013 auf Strom vom französischen AKW Fessenheim zu verzichten." (bk)
 
 

Zahlen zum Projekt

Die Energiezentrale Forsthaus kostet rund 500 Millionen Franken und wird bis spätestens März 2013 in den kommerziellen Betrieb gehen. Die Anlage kann pro Jahr 110'000 Tonnen Kehricht und 112'000 Tonnen Holz verbrennen. Durch die beiden Dampfturbinen und die Gasturbine erzeugt sie mit einer elektrischen Gesamtleistung von 92 Megawatt rund 360'000 Megawattstunden elektrische Energie, etwa ein Drittel des Verbrauches der Stadt Bern. Pro Jahr liefert das Forsthaus zudem 250'000 Megawattstunden Fernwärme und 40'000 Megawattstunden Dampf.
 
Das Fernwärmenetz der EWB umfasst im Moment 36 Kilometer und beliefert 480 Kunden, die das 175 Grad heisse Wasser meistens zum Heizen nutzen. Spezielle Kunden, im Moment eine Wäscherei und ab 2014 die Abwasserreinigungsanlage Bern, beziehen auch direkt Dampf unter hohem Druck.
 
 

Übrige Beteiligte

Bauherr
Energie Wasser Bern
 
Architekt
Graber Pulver Architekten AG, Bern