Rostock, 22. Oktober 2013

Transkript

1 Dezentrale Bereitstellung von Elektroenergie und Wärme von landwirtschaftlichen Produktionsanlagen am Beispiel Aquakultur Rostock, 22. Oktober 2013 Vorstellung & Diskussion eines Technologiezentrums für wirtschaftsnahe Forschung efa Leipzig GmbH Dipl.-Ing. Petra Krüger Geschäftsführerin

2 Was wir umsetzen Reduzierung der Energiekosten von Unternehmen durch Eigenstromerzeugung Warum Eigenstromerzeugung? Bisher: Neu Eigenstromerzeugung: kwh Gas a 5 Ct/kWh = - 75, kwh Strom a 20 Ct/kWh = -200,00 Kosten: - 275, kwh Gas a 5 Ct/kWh = -150,00 Mineralölerstattung a 0,55 Ct/kWh = 16,50 KWK-Vergütung a 5,4 Ct/kWh = 54,00 Wartung KWK = -17,50 Kosten: = - 97,00 Pro eigenerzeugter MWh Strom können 178,00 * gespart werden. Dafür müssen aber die Wärmeabnahmen gegeben sein bzw. geschaffen werden! *) Beispiel für 20 h Betrieb einer MGT C50

3 Gebäude der efa Leipzig GmbH Demonstrationszentrum für KWK und Energieeffizienz Photovoltaik 25 kw Nahwärmenetz Mikrogasturbine C50 Speicher (Warmwasser) 24m³ Wärmepumpe Hackschnitzelheizung 220 kw Thermische Solaranlage 40 kw Brennwerttherme Übergeordnete GLT EnergieManagementsystem a

4 Wie wir umsetzen Bisher: Elektro Wärme Kälte Neu: Komplexe Betrachtung des Strom- und Wärmebedarfs Kombinieren verschiedener Wärmebedarfe Elektro Grundlast-Eigenstromerzeugung mit KWK Spitzenlast-Eigenstromerzeugung mit PV Wärme Kälte

5 Wer sind unsere Kunden alle kleineren und mittleren Unternehmen mit nennenswertem Strom- und Wärmebedarf bspw. ab Kosten für Strom und Wärme pro Jahr Branchen Fischzucht Pulverbeschichtung Biogasanlagen Beheizte Stallanlagen Seniorenheim Hotel Bürogebäude Spaßbad Krankenhaus / Klinik Energieversorger Kieswerke Kunststoffverarbeitung Fleischerei / Schlachterei Textilverarbeitung Lebensmittelverarbeitung Getränkeherstellung / Brauerei Wäschereien Metallverarbeitung / Härtereien große Immobilien Ziegeleien / Landwirtschaft / Trocknung Porenbetonherstellung größere Bäckereien Herrenhäuser / Schlösser Lackierereien

6 Geschäftsfelder Engineering KWK PV Energietechnische Konzepte Planungsleistung HLS energet. Untersuchung von Bestandsanlagen AEA Energiedatenerfassungssystem Mikrogasturbinen KWK-Anlagen Kraft-Wärme Kraft-Kälte Kraft-Dampf Kraft-Dampf-Kälte Wartung Gasturbinen Photovoltaik-Anlagen Aufdach-, Indach-, Sonderlösungen Eigenverbrauch Einspeisung Kombination mit KWK Nachrüstung Wartung PV-Anlagen

7 Engineering ENERGIEKONZEPTE - die für das Objekt optimale Variante der Energieversorgung wird erarbeitet. Für den Techniker: Für den Controller: Für die Geschäftsführung Technische Lösung KWK-Wärme KWK-Dampf KWK-Kälte KWK-Heißwasser KWK-Trocknung Nutzung EE Abwärmenutzung Wirtschaftlichkeit Investitionskosten Energiekosten vorher Energiekosten nachher Amortisation/ Rendite Liquidität Förderung Contracting Mietkauf Finanzierung Weiterführende Arbeiten: Planungsleistungen, Förderanträge, Projektbegleitung, Mikrogasturbinen

8 Energiekonzepte Zur Ermittlung des Potentials der Eigenstromerzeugung in Unternehmen durch Dimensionierung von KWK Dimensionierung von PV-Anlagen Einflussfaktoren Bedarf(e) Zeitliche Varianz Gegebenheiten Elektroenergiebedarf Brennstoffbedarf Wärmebedarf Warmwasserbedarf Heißwasserbedarf Dampfbedarf Kältebedarf Lastgänge Strom und Wärme Spitzenleistungen Grundlast Temperaturniveau Druckniveau Jahresmengen Verfügbare Energieträger (Strom, Öl, Gas, Flüssiggas) Verfügbare Dach- Fassaden-, Außenflächen Kundenwünsche Bestandsanlagen

9 Geschäftsfeld KWK Mikrogasturbinen Kraft-Wärme Kraft-Kälte Kraft-Dampf Kraft-Dampf-Kälte Direkte und indirekte Trocknung Thermoölanlagen Konzeption Planung Handel Wartung

10 Eigenstromerzeugung mit KWK Kraft-Wärme-Kopplung Beim Verbrennen eines Primärenergieträgers (z.b. Gas) in einem Motor oder einer Gasturbine werden Strom und Wärme erzeugt 100% Gas BHKW Strom 33% (MGT Wärme 53% oder Motor) 86% Deshalb werden Motoren und Gasturbinen BHKWs (Blockheizkraftwerke) genannt.

11 Mikrogasturbinen sind kleine Gasturbinen mit einer elektrischen Leistung bis 250 kw gekennzeichnet durch kompakte Bauform und hohe Drehzahl. Einwellen-Turbinen bei denen Generator, Verdichter und Turbine auf einer Welle befestigt sind. Entwicklung fand in den 90er Jahren durch Militärgelder in den USA statt. Ursprüngliches Ziel : Entwicklung eines leicht portablen, effizienten und zuverlässigen Stromerzeugers

12 Capstone - Mikrogasturbinen» C30 Erdgas / LPG / Biogas / Diesel / Kerosin» C50/65 Erdgas / LPG / Biogas / Diesel / Kerosin» C200 Erdgas / Biogas / Diesel 3 bis 5 * C200 Containeranlage» C600-C1000 Erdgas / Biogas / Diesel Hochdruck-, Niederdruckausführung Bsp. C65 Netzparallel-, Netzersatzausführung und Inselbetrieb

13 Mikrogasturbine C200 - C1000 C200 C600 C800 C1000

14 Technische Daten und KWK-Vergütung C30 C50 C65 C200 C600 1 C800 1 C elektrische Leistung Thermische Leistung (WT) Elektrischer Wirkungsgrad Gesamtwirkungsgrad Brennstoffeinsatz (Hu) 27 kw 50 kw 61 kw 190 kw 600 kw 800 kw 1000 kw 68 kw 110 kw 126 kw 290 kw 860 kw 1150 kw 1440 kw 24% 26% 27% 31% 33% 33% 33% 83% 83% 83% 79% 81% 81% 81% 115 kw 192 kw 224 kw 606 kw 1818 kw 2424 kw 3030 kw Abgastemperatur 275 C 294 C 309 C 280 C 275 C 275 C 275 C Abgasleistung 80 kw 140 kw 148 kw 395 kw 1170 kw 1560 kw 1950 kw KWK-Vergütung 5,41 Ct/kWh 5,41 Ct/kWh 5,16 Ct/kWh 4,37 Ct/kWh 3,18 Ct/kWh 2,99 Ct/kWh 2,87 Ct/kWh Dauer der Zahlung 10 Jahre; Bh 10 Jahre; Bh Bh Bh Bh Bh Bh 1) Werte sind bezogen auf Hochdruck-Version

15 Voraussetzung für KWK / Eigenstromerzeugung Zeitgleich zum Strombezug muss eine Wärmeabnahme realisiert werden Wärmebedarf kann in verschiedensten Formen vorliegen Warmwasser Dampf Kaltwasser warme Luft Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit hohe Strompreise niedrige Gaspreise (oder anderer Energieträger) hohe Betriebsstundenzahl des Strom- und Wärmebedarfs (Grundlast) nur so viel Stromerzeugung, wie selbst genutzt werden kann hohe Wärmenutzung

16 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine direkte Abgasnutzung (z.b. für Trocknungsanlagen) C50 Warm- und Heißwassererzeugung über Abgaswärmetauscher (z.b. Wärmenetze; Krankenhäuser; Schwimmbäder) Kälte über Absorptionskältemaschine (z.b. Industrie; Bürokomplexe) Dampferzeugung (z.b. Wäschereien; Fleischereien) Thermoölkreisläufe (z.b. für Hochtemperaturanwendungen)

17 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine Wärmeerzeugung durch KWK Mit dem Abgas der MGT wird in einen Wärmeübertrager Warmwasser bereitet. Die Warmwassertemperaturen können von z.b. 40 C bis zu 108 C betragen. Heißwasserdampferzeuger

18 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine Wärme- und Stromerzeugung durch KWK Beispiel der Aquakulturanlage Abtshagen Anlagentechnik: BHKW, PV Anlage und Spitzenlastkessel Strom Wärme Verbräuche kwh kwh Einsatz von KWK Stromerzeugung Wärme aus BHKW und Heizkessel spez. ermittelte Kosten 4,4 ct / kwh 4,9 ct / kwh Abschreibung 3,0 ct / kwh 1,5 ct / kwh Kosten Gesamtkosten konventionell Strombezug Heizkessel Kosten Gesamtkosten Heißwasserdampferzeuger

19 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine Kälteerzeugung durch KWK Heißwasserdampferzeuger

20 Übersicht bestehender Biogasanlagen 2 x CR 200 in Zehnebeck (Brandenburg) CR 800 in Barsikow (Brandenburg) 2 x CR 200 in Muntscha (Thüringen) 4 x CR 65 in Schkölen (Thüringen) 2 x CR 200 in Blankenhain (Thüringen) CR 200 in Kleinliebringen (Thüringen) C(R) 200 bei GDF Suez im Küstriner Vorland (Brandenburg) 7 Standorte mit P elektrisch = 2660 kw P thermisch = 3968 kw

21 4 x CR 65 Agrargenossenschaft Schkölen eg Anlage wird bei einer Fischzucht betrieben. Inbetriebnahme Juli 2008

22 2 x CR 200 Velaro GmbH in Muntscha Inbetriebnahme Mai 2011

23 2 x CR 200 Bioenergie Zehnebeck GmbH Inbetriebnahme September 2011

24 Unterschied Biogas Motor BHKW & Biogas MGT Motorisches BHKW Mikrogasturbine geringere Investitionskosten Schwankungen bei Biogaszusammensetzung & Heizwert können besser verarbeitet werden Flüssigkeitskühlung notwendig kein Schmieröl notwendig bei Zündstrahlmotoren: noch zusätzlicher Brennstoff (leichtes HzÖl) notwendig 2/3 Warmwasser bei ca. 85 C 1/3 heißes Abgas bei ca. 550 C Schwefelwasserstoffanteil im Biogas bis 5000 ppm möglich 3/3 heißes Abgas bei ca. 300 C

25 Mögliche Applikationen einer Biogas Mikrogasturbine a) Gärresttrockung (Direkttrocknung)

26 Mögliche Applikationen einer Biogas Mikrogasturbine b) Hackschnitzeltrocknung (Direkttrocknung)

27 Überschlagsberechnung Hackschnitzeltrocknung vom Beispiel b) Hackschnitzeltrocknung wird in einer Überschlagsberechnung die Auslegung der benötigten Mikrogasturbine bestimmt. 4 t/h Hackschnitzel (50% Anteilig H 2 O) 2 t Wasser 1 t Wasser 4 t/h Hackschnitzel (25% Anteilig H 2 O) 1 t Wasser Bei der Annahme für das Verdampfen von 1t Wasser in einer Stunde ist ein 1 MW therm notwendig, ergibt sich aus dieser Überschlagsberechnung der Bedarf einer CR 600. Lt. Datenblatt der CR 600 ist die thermische Abgasleistung bei Direkttrocknung 1180kW. Zusätzlich erzeugt die MGT 600kW ele.

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!