Landeshauptstadt Stuttgart
Referat Umwelt/Sicherheit und Ordnung
Gz: USO 8115-01
GRDrs 69/2003
Stuttgart,
03/05/2003



Holzhackschnitzelverbrennung
Bau von 3 Anlagen und Aufbau der Brennstofflogistik




Beschlußvorlage
Vorlage an
    zur
SitzungsartSitzungstermin
Ausschuß für Umwelt und Technik
Ausschuß für Umwelt und Technik
Verwaltungsausschuß
Bäderausschuß
Einbringung
Beschlussfassung
Beschlussfassung
Beschlussfassung
öffentlich
öffentlich
öffentlich
öffentlich
18.03.2003
01.04.2003
09.04.2003
11.04.2003



Beschlußantrag:

  1. Der Vorplanung zum Bau von Holzhackschnitzel-Verbrennungsanlagen zur Wärmeerzeugung in 3 städtischen Liegenschaften und zur Erneuerung der bestehenden Wärmeerzeugungseinrichtungen wird zugestimmt. Die Vorplanung wird der weiteren Planung zugrundegelegt. Vorbehaltlich brandschutz- und baurechtlicher Auflagen entstehen Gesamtkosten in Höhe von 2.590.000 €.
  2. Dem Aufbau einer Logistik zur Herstellung und Lagerung von Holzhackschnitzeln durch das Garten- und Friedhofsamt wird zugestimmt.
  3. Die Verwaltung wird beauftragt, die Maßnahmen unter 1 und 2 bis Leistungsphase 6 und Teilen von 7 (HOAI) zu planen. Die Planungskosten betragen insgesamt ca. 304.800 €. Davon fallen für den Einbau der Holzfeuerung ca. 235.200 € an, die über das stadtinterne Contracting gedeckt sind. Für die Erneuerung der bestehenden Heizzentralen im Schulzentrum in der Leobenerstraße und in der Stadtgärtnerei werden ca. 69.600 € benötigt, die im Verwaltungshaushalt 2003 bei der Finanzposition 1.6010.6200.000 (Hochbauabteilung Projektbearbeitung) gedeckt sind.
  4. Das Amt für Umweltschutz beantragt im Förderprogramm “Energieholz Baden-Württemberg” des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum einen Zuschuss für den Bau von Energieerzeugungsanlagen auf Holzhackschnitzelbasis.


Begründung:



Technisches Konzept:

Entsprechend der GRDrs 237/2002 wurde das Konzept zur Verbrennung von Holzhackschnitzeln in städtischen Gebäuden weiter geplant. Sowohl der logistische Aufwand für die Herstellung, die Lagerung und den Transport der Holzhackschnitzel sowie der Aufwand für den Bau und Betrieb der Anlagen in den einzelnen Gebäuden wurden detailliert untersucht. Aufgrund der notwendigen Sanierung der gemeinsamen Heizzentrale in der Schule für Farbe und Gestaltung und der Schule für Holztechnik (Schulzentrum Leobenerstraße) wurde das Schulzentrum Möhringen zurückgestellt, sodass nun folgende Standorte vorgesehen sind:

· Hallenbad Feuerbach / Louis Leitz-Schule / Feuerwache Feuerbach
· Stadtgärtnerei im Logauweg
· Schule für Farbe und Gestaltung / Schule für Holztechnik (Schulzentrum Leobenerstraße)

Über die Anlage im Hallenbad Feuerbach kann zukünftig auch die Feuerwache 4 (Feuerbach) versorgt werden, da dieses Gebäude ganzjährig einen hohen Wärmeverbrauch für Heizung und Warmwasser besitzt und über eine relativ kurze Leitung angebunden werden kann.

Die drei Holzverbrennungsanlagen inkl. Bunker, Fördereinrichtungen und Abgasreinigung erfordern Investitionsmittel in Höhe von 1,998 Mio. €. Gleichzeitig mit dem Bau der Holzkessel soll im Schulzentrum Leobenerstraße sowie in der Stadtgärtnerei die Kesselanlage vollständig erneuert werden, da dies durch die Energieeinsparverordnung bis spätestens 31.12.2006 ohnehin vorgeschrieben ist. Dafür fallen weitere Kosten in Höhe von insgesamt 592.000 € an. Im Schulzentrum Leobenerstraße ist die Erneuerung besonders dringend, da es für Kessel und Brenner keine Ersatzteile mehr gibt (Baujahr 1965).

Die Einsparungen bei den Betriebskosten unter Berücksichtigung der Aufwendungen für Bedienung und Wartung liegen bei 205.000 € pro Jahr, sodass eine Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Die theoretische Nutzungsdauer der Kessel liegt bei 20 Jahren. Die Finanzierung für den Einbau der Holzkessel erfolgt über das stadtinternen Contracting (1,998 Mio. €). Der konventionelle Teil der Heizungssanierung wird über Bauunterhaltungsmittel der Ämter bzw. aus Restmitteln der Sanierung alter Heizungen in Schulen des Klimaschutzprogramms (GRDrs 561/2002) gedeckt.


Logistik:
Insgesamt kann in den Feuerungsanlagen der drei Standorte jährlich eine Wärmemenge von 6,65 Mio. kWh aus Holzhackschnitzeln erzeugt werden. Die dafür benötigte Brennstoffmenge (ca. 11.000 m³) wird vom Garten- und Friedhofsamt in der Kompostieranlage Fasanenhof (zukünftig Epplestraße) und in der Kompostieranlage Zuffenhausen erzeugt. Dazu wird das innerhalb der Stadt anfallende Landschaftspflegeholz gehäckselt, abgesiebt und zwischengelagert. Der Transport erfolgt mit Containerfahrzeugen.

Alle Objekte können mit den jährlich beim Garten- und Friedhofsamt anfallenden Holzmengen versorgt werden. Aufgrund der wegfallenden Entsorgungskosten werden ca. 64.000 €/a eingespart. Der Aufwand für den Transport zu den Anlagen wurde in der Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt.


Weiteres Vorgehen:
Als nächster Schritt ist die Weiterplanung der 3 Anlagen vorgesehen. Dazu beauftragen die gebäudeverwaltenden Ämter und die Kur- und Bäderbetriebe das Hochbauamt mit der Weiterplanung bis Leistungsphase 6 und Teilen von 7 (HOAI). In diesem Zusammenhang werden auch betriebliche Fragen geklärt. Das Amt für Umweltschutz unterstützt die weitere Planung intensiv, um die Bauherren im Arbeitsumfang zu entlasten. In Vertretung des Schulverwaltungsamts nimmt das Amt für Umweltschutz während der Planungs- und Bauphase Bauherrenfunktionen wahr.

Das Garten- und Friedhofsamt setzt die bereits begonnenen Herstellungsversuche von Holzhackschnitzeln fort und versucht eine möglichst große Menge an Holzhackschnitzeln an bestehenden Standorten zu lagern. Nach Vorliegen weiterer Erkenntnisse muss geklärt werden, ob weitere Kosten im Logistikbereich anfallen. Die energiewirtschaftliche Koordination der weiteren Umsetzung liegt beim Amt für Umweltschutz.


Zeitlicher Ablauf:
Da die Finanzierung teilweise über das stadtinterne Contracting erfolgen kann, ist es möglich, bereits im Jahr 2003 die ersten beiden Anlagen zu bauen und in Betrieb zu nehmen. In der dritten Anlage (Stadtbad Feuerbach) wird zunächst eine Lösung für das derzeit kontinuierlich in großem Maße eindringende Grundwasser gesucht, sodass diese Anlage erst im Jahr 2004 realisiert wird.

Parallel zur Planung der Heizzentralen erarbeitet und verfeinert das Garten- und Friedhofsamt das Konzept zur Herstellung und Zwischenlagerung der Holzhackschnitzel und untersucht, ob bestehende Lagerflächen ausreichen. Ziel ist es, die im Frühjahr 2003 anfallende Holzfraktion aufzubereiten und zu lagern.


Finanzielle Auswirkungen
Durch die Realisierung des vorgeschlagenen Konzepts zur Verbrennung von Holz anstelle von Gas oder Heizöl lassen sich die Energiekosten jährlich um ca. 205.000 € senken. Dabei ist der Mehraufwand für Wartung, Instandsetzung und Bedienung sowie der Aufwand für den Transport der Holzhackschnitzel innerhalb der Stadt bereits berücksichtigt. Der Aufwand für Aufbereitung und Lagerung wird durch die vermiedenen Entsorgungskosten ausgeglichen.

Den eingesparten Energiekosten stehen Gesamtbaukosten für technische Anlagen und Bauwerk in Höhe von überschlägig 2,59 Mio. € gegenüber. Der Kostenanteil der Holzfeuerungsanlage beträgt davon 1.998 Mio. €. Hierfür ergibt sich eine statische Kapitalrückflusszeit von 9,7 Jahren. Da diese Zeitdauer deutlich unter der technischen Nutzungsdauer von 20 Jahren liegt, handelt es sich um eine wirtschaftliche Maßnahme. Der Kapitalgewinn für die Stadt über die Nutzungsdauer von 20 Jahren unter Berücksichtigung der kalkulatorischen Zinsen von 6,75 %, der Investitionskosten und der jährlichen Heizenergiepreissteigerung von 4,6 % (Mittelwert der letzten 25 Jahre) beträgt 1,195 Mio. €.

Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sind Zuschüsse aus dem Förderprogramm “Energieholz Baden-Württemberg” des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum bisher noch nicht berücksichtigt. In dem am 1.1.2002 in Kraft getretenen Programm sind Kommunen mit Waldbesitz antragsberechtigt. Der Zuschuss für den Bau von Energieerzeugungsanlagen auf Holzhackschnitzelbasis beträgt ca. 10 % der förderfähigen Investitionskosten. Vom Amt für Umweltschutz wird ein entsprechender Antrag gestellt.



Beteiligte Stellen

Referat F
Referat T
Der Bezirksbeirat Möhringen wurde am 15.01.2003 informiert.
Der Bezirksbeirat Feuerbach wird am 25.02.2003 informiert.


Vorliegende Anträge/Anfragen

Keine

Erledigte Anträge/Anfragen

Keine




Jürgen BeckDr. Iris Jana MagdowskiDr. Dieter Blessing


Anlagen

  1. Ausführliche Begründung
  2. Deckblatt Kostenermittlung Louis-Leitz Schule (Projektnr. 01760501)
  3. Deckblatt Kostenermittlung Schule für Farbe und Gestaltung (Projektnr. 00800601)
  4. Deckblatt Kostenermittlung Stuttgart Fasanenhof (Projektnr. 00750301)
Anlage 1 zu GRDrs 69/2003



Ausführliche Begründung



Verwendung des Energieträgers Holz zur Wärmeerzeugung in städtischen Liegenschaften


1. Bereitstellung der Holzhackschnitzel

Wie bereits in der GRDrs 237/2002 dargestellt, zählt Holz aus nachhaltiger Forstwirtschaft zu den erneuerbaren Energieträgern. Im Bereich des Garten- und Friedhofamtes fallen ca. 60.000 m³/a Grüngut aus Pflegemaßnahmen an. Der Holzanteil, der vorwiegend in der blattlosen Winterzeit anfällt, beträgt ca. 30 % oder ca. 18.000 m³/a. Davon werden nach der bisherigen Planung ca. 11.000 m³/a für die Holzhackschnitzelanlagen benötigt, sodass Entsorgungskosten in Höhe von ca. 64.000 €/a eingespart werden können.

Bei der Ausbringung der Hackschnitzel zur Verrottung wird genau so viel CO2 freigesetzt, wie im Rahmen der Entstehung gebunden wurde. Wird das gehäckselte Holz verbrannt, entsteht dieselbe Menge CO2.

Das im Bereich der Stadtgärtnerei anfallende Landschaftspflegeholz wird gehäckselt und abgesiebt. Erste Versuche zur Absiebung wurde bereits unternommen. Das abgesiebte Material wird zur Qualitätsüberprüfung in einer existierenden Holzhackschnitzel-Verbrennungsanlage verfeuert werden. Bei erfolgreichen Versuchen wird weiteres Material gehackt, gesiebt und auf bereits existierenden Flächen zwischengelagert werden, sodass Brennstoff zu Beginn der Heizperiode 2003 zur Verfügung steht.

Gleichzeitig wird untersucht, ob durch die Entfernung des Holzanteils positive Auswirkungen auf den Kompostbetrieb zu erzielen sind und sich die Fertigstellungszeiten verkürzen lassen.


2. Technische Konzeption der einzelnen Standorte

An allen 3 Standorten werden die Holzhackschnitzel vom Lastwagen direkt in einen Brennstoffbunker gekippt, aus dem sie über eine Fördereinrichtung automatisch zum Kessel gefördert werden. Die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase werden in verschiedenen Filtereinrichtungen gereinigt, bevor sie in den Kamin eingeleitet werden.

Der Brennstoffbunker muss so groß sein, dass die Anlage problemlos über ein Wochenende betrieben werden kann, ohne neuen Brennstoff anzuliefern. Auch muss das Fassungsvermögen so groß sein, dass eine Lieferung von üblicherweise 80 m³ (Motorwagen und Hänger mit jeweils einem Container von 40 m³) aufgenommen werden kann. Unter Berücksichtigung des Restinhalts zum Zeitpunkt der Anlieferung ist deshalb ein Bunkervolumen von mindestens 140 m³ vorgesehen.

Die Brennstoffbunker sind mit Schubböden ausgestattet, die die Holzhackschnitzel in den Holzkessel transportieren. Je nach Leistungsbedarf kann der Holzkessel durch Reduzierung der Förderleistung stufenlos zwischen 30% und 100 % regeln. Unter 30 % Kesselleistung geht der Holzkessel in die Gluterhaltung und wird - falls die Kesselleistung nicht wieder ansteigt - abgeschaltet. Da ein Neustart des Kessel nur von Hand möglich ist, wird zur Vermeidung von Personalkosten in der Regel ein Wärmespeicher installiert. Wenn über längere Zeit nur ein kleiner Wärmebedarf besteht (z. B. Sommermonate) wird der Holzkessel ganz außer Betrieb genommen.

Aus diesem Grunde ist neben dem Holzkessel weiterhin ein Gas- oder Ölkessel erforderlich. Neben der Wärmeversorgung im Sommer sichert dieser Kessel die Versorgung beim Ausfall des Holzkessels und deckt den Spitzenbedarf im Winter. Dabei ist der Holzkessel in einer Mehrkesselanlage als Grundlastkessel eingebunden. Nicht sanierungsbedürftige, bestehende Kessel können problemlos als Spitzenlastkessel weiterbetrieben werden.

Für die 3 vorgesehenen Standorte gibt es folgende Besonderheiten: Die im Hallenbad Feuerbach vorgesehene Anlage soll ein zusätzlicher Holzkessel mit einer thermischen Nennwärmeleistung von 580 kW eingebaut werden. Damit soll das Hallenbad, die Louis-Leitz-Schule und die Feuerwache in der Bregenzerstraße versorgt werden. Der Kessel soll im bereits existierenden Kohlebunker aufgestellt werden. Ein Teil des Bunkers wird abgemauert und zur Lagerung der Hackschnitzel verwendet. Für die Anbindung der Feuerwache wird eine ca. 170 m lange Nahwärmeleitung im Bereich des 1. UG des Hallenbads und unter der Wienerstraße gebaut. Um unnötige Verluste zu vermeiden soll während des Stillstands der Holzhackschnitzelkessels der bereits existierende Kessel in der Feuerwache verwendet werden. Zur Abdeckung der Spitzenlast können im Hallenbad existierenden Kessel aus dem Jahre 1989 bzw. 1996 weiterverwendet werden. Allerdings dringt derzeit Grundwasser in den Kohlebunker ein. Dadurch herrschen Bedingungen, die den Einbau eines Holzhackschnitzellagers nicht zulassen. Sobald diese Problem behoben ist, kann der Bau der Anlage und des Bunkers realisiert werden.

In der Stadtgärtnerei sind derzeit 3 Kessel aus dem Jahr 1963 vorhanden. Diese Kessel müssten nach der Energieeinsparverordnung spätestens bis zum 31.12.2006 ausgetauscht werden. Um nicht in 3 Jahren erneut umbauen zu müssen, wird neben einem Holzhackschnitzelkessel auch ein neuer Spitzenkessel auf Gasbasis eingebaut. Dadurch lassen sich die Betriebskosten zusätzlich senken. Die Nennwärmeleistung des Holzkessels beträgt ca. 600 kW. Neben der Anlieferung des Materials für die Verbrennung in der örtlichen Anlage soll möglicherweise noch Hackschnitzel für die Belieferung der bestehenden Anlage im Waldfriedhof zwischengelagert werden, sodass maximal 5 Lastwagen pro Woche den Standort mit Holzhackschnitzel anfahren.

Bei der geplanten Sanierung der Schulzentrum Leobenerstraße für Farbe und Gestaltung wird zusätzlich ein Holzhackschnitzelkessel (ca. 600 kW) eingebaut. Die heute existierende Anlage ist dringend sanierungsbedürftig, da es keine Ersatzteile mehr für die aus dem Jahr 1965 stammende Anlage gibt. Deshalb sind die Investitionskosten für diese Anlage besonders hoch.


3. Investitionskosten

Nach Kostenschätzung der beteiligten Ingenieurbüros und Architekten liegen die Investitionskosten (Tabelle 1) vorbehaltlich der brandschutzrechtlichen und baurechtlichen Auflagen für alle drei Anlagen bei insgesamt 2.590.000 €. Dabei sind sowohl die Aufwendungen für den Einbau der Holzhackschnitzelverbrennungsanlagen als auch die Sanierungen der Heizungsanlagen enthalten. In den Kosten ist eine Baupreissteigerung (1,5 %) enthalten. Diese Prognose wird bei der Bauentscheidung überprüft. Die Kosten verteilen sich wie folgt auf die drei Standorte:


Tabelle 1 Aufteilung der Investitionskosten

Hallenbad Feuerbach
Louis-Leitz-Schule
Feuerwache Feuerbach
Schulzentrum Leobenerstraße
Stadtgärtnerei
Betrag [€]
Betrag [€]
Betrag [€]
Summe Bauwerk
Baukonstruktion
108.023,00
145.000,00
115.000,00
Summe Bauwerk
Technische Anlagen
431.400,00
571.000,00
406.000,00
Summe
Baunebenkosten
134.536,13
171.273,48
129.635,96
Gesamtkosten (netto)
673.959,13
887.273,48
650.635,96
davon UST-pflichtig
632.779,40
833.575,00
610.936,62
davon UST
101.244,70
133.372,00
97.749,86
Prognose (Baupreisentwicklung)
14.796,17
19.354,52
11.614,18
Gesamtkosten (brutto)
790.000,00
1.040.000,00
760.000,00



4. Wirtschaftlichkeitsanalyse

Für die 3 geplante Standorte ist in Tabelle 2 die Wirtschaftlichkeit untersucht. Durch die Holzfeuerung werden insgesamt 6.650 MWh/a Heizenergie erzeugt. Gegenüber der bisherigen Versorgung können jährlich über 220.000 € Energiekosten eingespart werden. Unter Berücksichtigung des Mehraufwands für Wartung, Instandsetzung und Bedienung ergibt sich eine Netto-Einsparung von ca. 205.000 €. Dabei wurde zugrundegelegt, dass die Holzhackschnitzel für 3 €/m³ hergestellt und in die Schulen transportiert werden. Das Garten- und Friedhofsamt stellt die Hackschnitzel für 1 €/m³ her. Die Transportkosten betragen ca. 1,3 €/m³.

Die notwendigen Investitionskosten für Anlagentechnik und Bau für die Verbrennungseinrichtungen im Holzhackschnitzelbereich bei 1,998 Mio. € geschätzt. Die statische Kapitalrückflusszeit beträgt auf dieser Grundlage 9,7 Jahre. Für die Kesselnutzungsdauer von 20 Jahren ergibt sich bei einem Zinssatz von 6,75 % und einer jährlichen Heizenergiepreissteigerung von 4,6 % (Mittelwert der letzten 25 Jahre) ein Kapitalgewinn für die Stadt von ca. 1,195 Mio. €.

Im Bereich der Stadtgärtnerei und im Schulzentrum Leobenerstraße wird parallel zum Einbau der Holzhackschnitzelanlage auch die gesamte Heizanlage saniert. Für die Kessel und Brenner aus dem Jahre 1965 gibt es keine Ersatzteile mehr, sodass die Versorgungssicherheit gefährdet ist. Deshalb sind im Rahmen der Bauunterhaltung bzw. aus Restmitteln der Sanierung alter Heizungen in Schulen des Klimaschutzprogramms (GRDrs 561/2002) weitere Mittel in Höhe von 592.000 € notwendig. Die Gesamtkosten für alle Maßnahmen liegen bei 2.590.000 €.

Die Wirtschaftlichkeit kann noch verbessert werden, wenn das Land oder der Bund einen finanziellen Zuschuss gewährt. Dies wurde vom Amt für Umweltschutz geprüft. Das Land Baden-Württemberg (Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum) hat rückwirkend zum 1.1.2002 ein Förderprogramm “Energieholz Baden-Württemberg” aufgelegt, bei dem der Bau von Anlagen zur Energieerzeugung mit Holzhackschnitzeln finanziell bezuschusst wird. Förderberechtigt sind Antragsteller (auch Kommunen) mit Waldbesitz. Dabei wird ein Zuschuss in Form von Festbeträgen ca. 10 % der förderfähigen Investitionen für Heizkessel oder Abgasreinigung. Weitere Fördermöglichkeiten wurden geprüft, kommen aber nicht zum tragen. Dieser Zuschuss wurde in der folgenden Wirtschaftlichkeitsberechnung nicht berücksichtigt.

Tabelle 2 Wirtschaftlichkeitsberechnung

Stadtgärt-
nerei
Schulzentrum Leobenerstraße
Hallenbad Feuerbach
Summe
Gesamtheiz-
energiebedarf
MWh/a
2.480
2.668
3.744
8.893
Feuerungsleistung Holz
kW
600
600
580
1780
Wärmeerzeugung Holz
MWh/a
1.991
2.000
2.659
6.650
Holzanteil
%
80,3 %
75,0 %
71,0 %
74,8 %
Holz-
Brennstoffverbrauch
m³/a
3.319
3.333
4.431
11.084
Asche
t/a
18
18
24
61
Einsparung
Energiekosten
€/a
66.257
70.000
88.384
224.640
Mehraufwand für Betrieb und Wartung
€/a
6.410
6.410
6.410
19.230
Netto-Einsparung
€/a
59.847
63.590
81.974
205.410
Energieeinsparung mit Energiepreissteigerung
€/a
84.121
89.000
110.917
284.039
Gesamtinvestition
760.000
1.040.000
790.000
2.590.000
davon Holzfeuerung
603.000
605.000
790.000
1.998.000
Abschreibung auf 20 a
€/a
30.150
30.250
39.500
99.900
Zins (6,75 %)
€/a
25.668
25.753
33.628
85.048
annuisierte
Jahreskosten
€/a
55.818
56.003
73.128
184.948
annuisierte
Einsparung
€/a
36.997
42.617
54.003
133.617
statische
Kapitalrückflusszeit
a
10,1
9,5
9,6
9,7
Kapitalwert
327.555
383.762
484.612
1.195.928
Einsparung CO2
t CO2 /a
403
398
705
1.506
CO2-Reduktion
%
69,0 %
64,3 %
67,2 %
66,9 %

Auch nach Abschluss der Vorplanung mit Verfeinerung der Kostenerhebung ist der Aufbau einer Holzhackschnitzelverbrennung ökologisch und ökonomisch hoch interessant. Unter den derzeitigen Randbedingungen ist der Bau und Betrieb von Anlagen zur Holzverbrennung sehr wirtschaftlich. Der CO2-Ausstoß der betrachteten Anlagen kann um ca. 67 % gesenkt werden. Daher beabsichtigt die Verwaltung, das vorgelegte Holzhackschnitzelkonzept zur Wärmeerzeugung so rasch wie möglich umzusetzen.


5. Termine

Für die weitere Planung sind ca. 3-4 Monate notwendig. Unter der Voraussetzung des Baubeschlusses im Juni 2003 und der rechtzeitigen baurechtlichen Genehmigung ist aus technischer Sicht ein Baubeginn in/nach den Sommerferien 2003 möglich. Die Bauzeit beträgt voraussichtlich 6 Monate. Die Anlage im Hallenbad Feuerbach wird 2004 realisiert, sobald die Feuchteproblematik gelöst ist.