Feuerungswärmeleistung

Abkürzung: FWL

Die Feuerungswärmeleistung (FWL) gibt an, wie viel Energie eine Anlage im Brennstoff aufnimmt, nicht wie viel sie abgibt. Gemeint ist der Wärmeinhalt des Brennstoffs, bezogen auf den unteren Heizwert, der der Anlage im Dauerbetrieb je Zeiteinheit zugeführt werden kann. Angegeben wird sie in Kilowatt oder Megawatt. So definieren sie die Verordnungen zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), etwa § 2 der 1. BImSchV und § 2 der 44. BImSchV.

Die FWL ist die Größe, nach der das Immissionsschutzrecht Feuerungsanlagen einteilt: Heizkessel, Blockheizkraftwerke, Gasturbinen und Dieselmotoren. Ob eine Anlage genehmigt werden muss, welche Verordnung gilt und ob eine Umweltverträglichkeitsprüfung nötig ist, hängt an Schwellen der FWL. Auch die großen Netzersatzanlagen von Rechenzentren fallen unter diese Regelung.

Berechnung

Die FWL ergibt sich aus Brennstoffverbrauch und Heizwert:

FWL = Brennstoffstrom × unterer Heizwert

Der untere Heizwert (Hᵤ) ist die Energie, die bei der Verbrennung frei wird, ohne die Kondensationswärme des Wasserdampfs im Abgas. Typische Werte:

Beispiel: Ein Dieselmotor verbraucht unter Volllast 720 Liter je Stunde. 720 l/h × 9,8 kWh/l ergibt rund 7.060 kW, also gut 7 MW FWL.

Kennt man die abgegebene Leistung, rechnet man über den Wirkungsgrad zurück:

FWL = abgegebene Leistung ÷ Wirkungsgrad

Feuerungswärmeleistung, Nennwärmeleistung, elektrische Leistung

Drei Leistungsangaben werden oft verwechselt:

Die FWL ist in der Regel die größte der drei Zahlen, denn sie enthält auch die Verluste. Ein Heizkessel mit 100 kW Nennwärmeleistung und 92 % Wirkungsgrad hat rund 109 kW FWL. Bei Brennwertkesseln liegen beide Werte fast gleichauf, weil sie die Kondensationswärme nutzen, die der untere Heizwert nicht enthält. Ein Dieselmotor, der Strom erzeugt, setzt dagegen nur 37 bis 42 % der Brennstoffenergie in Strom um, der Rest geht als Wärme über Kühler und Abgas verloren.

Beispiele

Notstromaggregat

Ein großes Notstromaggregat im Rechenzentrum leistet 2,5 bis 3 MW elektrisch. Ein Genehmigungsbescheid nennt für ein solches Aggregat 7,1 MW FWL, das Marktstammdatenregister für dasselbe Aggregat 2,6 MW elektrisch. Der Faktor beträgt also 0,37:

2,6 MW ÷ 7,1 MW ≈ 0,37

Faustregel: elektrische Leistung ≈ FWL × 0,37 bis 0,4. Umgekehrt hat ein Aggregat mit 2,5 MW elektrisch rund 6,5 MW FWL.

Für einen ganzen Standort addieren sich die Werte. Ein Campus mit 64 Aggregaten zu je 6 MW kommt auf rund 385 MW FWL, das entspricht etwa 150 MW elektrisch.

Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt Strom und nutzt die Abwärme. Bei einem Gas-BHKW mit 1 MW elektrischer Leistung und 40 % elektrischem Wirkungsgrad:

FWL = 1 MW ÷ 0,40 = 2,5 MW

Gasbedarf bei Volllast: 2.500 kW ÷ 10 kWh/m³ = 250 m³ je Stunde. Etwa 45 % der FWL, rund 1,1 MW, stehen als nutzbare Wärme zur Verfügung.

Schwellen im Immissionsschutzrecht

Für einen kleinen Standort mit wenigen Notstromaggregaten heißt das: keine Genehmigung nach BImSchG, aber die Anzeige nach der 44. BImSchV, sobald 1 MW FWL erreicht sind. Große Rechenzentren überschreiten mit ihren Aggregaten fast immer 50 MW FWL. Sie brauchen dann eine Genehmigung im förmlichen Verfahren, über 300 MW zusätzlich eine Umweltverträglichkeitsprüfung. Deshalb tauchen Rechenzentren in Bekanntmachungen der Behörden und im UVP-Portal auf.

Zusammenrechnen

Mehrere Anlagen derselben Art auf demselben Betriebsgelände mit gemeinsamen Betriebseinrichtungen zählen als gemeinsame Anlage. Ihre FWL wird addiert (§ 1 Abs. 3 der 4. BImSchV). 20 Aggregate mit je 6 MW FWL ergeben 120 MW und damit eine Anlage im förmlichen Verfahren, obwohl jedes einzelne Aggregat unter 50 MW liegt.

Die 44. BImSchV fasst außerdem Einzelfeuerungen, deren Abgase über einen gemeinsamen Schornstein abgeleitet werden, zu einer Feuerungsanlage zusammen (§ 4). Mitgezählt werden dabei nur Einzelfeuerungen ab 1 MW.

Erleichterungen für Notbetrieb

Die 44. BImSchV erleichtert Motoren, die höchstens 300 Stunden im Jahr laufen oder nur dem Notbetrieb dienen. Für sie gelten die Grenzwerte für Kohlenmonoxid, Stickstoffoxide und Schwefeloxide nicht. Bei flüssigen Brennstoffen sollen sie einen Rußfilter erhalten, alternativ gilt ein Staubgrenzwert (§ 16 der 44. BImSchV). Notstromaggregate laufen meist nur bei Tests und Netzausfällen, die 300 Stunden erreichen sie selten.

Wo man Werte findet

• Genehmigungsbescheide und öffentliche Bekanntmachungen der Immissionsschutzbehörden nennen die FWL je Anlage und gesamt.
• Das UVP-Portal der Länder führt Verfahren mit Unterlagen zur Vorprüfung.
• Das Marktstammdatenregister nennt die elektrische Leistung, nicht die FWL. Für einen Vergleich rechnet man mit dem Faktor 0,37 bis 0,4 um.