Möglichkeiten der Energiekostensenkung durch Kraft- Wärme-Kopplung und Energiemanager-Software in mittelständischen Unternehmen

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1 Möglichkeiten der Energiekostensenkung durch Kraft- Wärme-Kopplung und Energiemanager-Software in mittelständischen Unternehmen IT-Forums im ERDGAS Sportpark, 11. Juli 2013 efa Leipzig GmbH Dipl.-Ing. Petra Krüger Geschäftsführerin 0341/ Dr. Födisch Umweltmesstechnik AG Dr.-Ing. Holger Födisch

2 Was wir versprechen Reduzierung der Energiekosten von produzierenden Unternehmen durch Eigenstromerzeugung Wie geht das? Annahme: Es werden 1,5 kwh Wärme und 1 kwh Strom benötigt. Bisher: Neu Eigenstromerzeugung: Einkauf: 1,5 kwh Gas á 5 Ct/kWh = - 7,50 Ct/kWh 1 kwh Strom á 20 Ct/kWh = -20,00 Ct/kWh Einkauf: 3 kwh Gas á 5 Ct/kWh = -15,00 Ct/kWh Daraus werden erzeugt: 1,5 kwh Wärme und 1 kwh Strom Mineralölerstattung á 0,55 Ct/kWh = 1,65 Ct/kWh KWK-Vergütung = 5,40 Ct/kWh Wartung KWK = -1,74 Ct/kWh Kosten: -27,50 Ct./kWh Kosten: = -9,69 Ct./kWh Pro eigenerzeugter kwh Strom können 17,81 Ct. gespart werden. Dafür müssen die Wärmeabnahmen gegeben sein bzw. geschaffen werden!

3 Was wir tun Erschließen von Effizienzen durch das Aufbrechen von Systemgrenzen Bisher: Elektro Heizung Kälte Dann: Komplexe Betrachtung des Strom- und Wärmebedarfs Grundlast: Spitzenlast: Nutzung von KWK, Abwärme Nutzung möglichst erneuerbarer Energien (PV, Biomasse, Solarthermie, Wind), abhängig von Standort und lokalen Gegebenheiten Heizung Elektro Kälte

4 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 Gründerzeitvilla Beheizte Stallanlagen Seniorenheim Hotel Bürogebäude Spaßbad Krankenhaus / Klinik Energieversorger Sportstätte Kunststoffverarbeitung Fleischerei Textilverarbeitung Lebensmittelverarbeitung Getränkeherstellung / Brauerei Wellnessfarm Metallverarbeitung / Härtereien große Immobilien Restaurants Denkmalgeschütze Anlagen größere Bäckereien Herrenhäuser / Schlösser Lackierereien

5 Geschäftsfeld Engineering Erarbeitung von ENERGIEKONZEPTEN Mit dem Ziel, Betriebskosten einzusparen bzw. langfristig planbar zu gestalten, wird die für das Objekt optimale Variante der Energieversorgung 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

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

7 Produktpalette» 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 Netzparallel-, Netzersatzausführung und Inselbetrieb

8 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

9 Aufbauschema und Arbeitsparameter Typischer Arbeitszyklus einer Mikrogasturbine Abgas C30: 275 C C65: 310 C Temperaturen bei Volllast 205 C Rekuperator 510 C Zuluft 15 C C30: 816 C C60: 954 C Brennkammer Zuluftfilter Generator Kompressor Turbine Brennstoff C30: 593 C C60: 635 C

10 Schnittbild einer MGT C200

11 Besonderheiten der MGT - Technologie Abgastemperaturen zwischen 275 und 309 C Die gesamte Nutzenergie der MGT ist in dem ca. 300 C heißen Abgasstrom. (Im Vergleich dazu ist bei BHKW die nutzbare Energie im Kühlwasserkreislauf i. A. mit bis zu 86 C verfügbar.) Dieses hohe Temperaturniveau von ca. 300 C macht Applikationen wie z.b. die Kälte-, Heißwasser- oder Dampferzeugung mit KWK möglich.

12 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine Direkte / indirekte Abgasnutzung Typ: C50 (z.b. für Trocknungsanlagen) Warm- und Heißwassererzeugung Kälte über Absorptionskältemaschinen (z.b. Industrie; Bürokomplexe) Dampferzeugung (z.b. Wäschereien; Fleischereien) Thermoölkreisläufe (z.b. für Hochtemperaturanwendungen)

13 Standort efa Leipzig GmbH Rittergut Möckern Sächsisches Einzeldenkmal Park Sächsisches Einzeldenkmal Gebäude Landschaftschutzgebiet 2005 Grundstückserwerb Kampf um eine Baugenehmigung für Herrenhaus, Gästehaus und Firmengebäude

14 Gebäude der efa Leipzig GmbH normales Bürogebäude sowie Demonstrations- und Schulungszentrum für KWK und die Nutzung Erneuerbarer Energien in der Wohnungswirtschaft, Industrie und Gewerbe modernes effizientes Energiekonzept wurde umgesetzt mit: Mikrogasturbine C50 Nahwärmenetz, welches alle Gebäude verbindet Speicher 24m³ Wärmepumpe Hackschnitzelheizung Thermische Solaranlage Photovoltaik - Anlagen

15 18 kw el. 50 kw therm. 220 kw therm. 40 kw therm kw therm. 10 kw el. 40 kw therm. 50 kw el. 100 kw therm. 1,5 kw therm. 80 kw therm. Nahwärme- und Stromnetz schematisch Herrenhaus Photovoltaik efa Firmengebäude Wohnhaus Therm. Großspeicher Solarthermie Mikrogasturbine Heizzentrale Wärmepumpe Brennwerttherme Einspeisung EVU Gästehaus Photovoltaik Absorptionskältemaschine Hackschnitzelkessel Scheitholzkessel

16 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine Kälteerzeugung mit MGT In einem WÜ wird mit dem Abgas der MGT Warmwasser erzeugt. Mit dem Warmwasser wird eine Sorptionskälte-maschine betrieben. Es ist auch Kraft-Dampf-Kälte- Kopplung möglich.

17 Anbindungsmöglichkeiten der Mikrogasturbine efa Leipzig GmbH - Bürogebäude Hersteller: Capstone Typ: C 50 Leistung therm.: 110 kw Leistung elektr.: 50 kw Gesamtwirkungsgrad: 85%

18 Wärme- & Kälteerzeugung Hersteller: YAZAKI Typ: WFC-SC10 Leistung: 40 kw Leistungszahl: 0,7 Durch die Kombination von Heizen im Winter (4500 Bh) und Klimatisierung im Sommer (600 Bh) ist es in vielen Objekten möglich, hinreichende Benutzungsstunden für KWK (>5000 Bh) zu generieren.

19 Wärmeerzeuger Thermische Solaranlage Nutzung von Sonnenenergie für Wärmeerzeugung Hersteller: Solvis Modultyp: Flachkollektor Nutzfläche: 28,3 m² Leistung: 40 kw

20 Wärmespeicher Der thermische Pufferspeicher dient als Wärmeverschiebebahnhof für KWK-Wärme (Gasturbine) speichert die Wärme der Solaranlage dient der Beruhigung des Betriebsverhaltens des Hackschnitzelkessels Der geladene Speicher dient bei Entladung als Wärmequelle. Thermischer Großspeicher Höhe: 8,50 m Durchmesser: 1,90 m Inhalt: Liter Leistung geladen: 1450 kwh

21 Stromversorgung mit überwiegender Eigenerzeugung Funktionsweise: Stromnetz Bezug Einspeisung Rittergut Möckern Zweirichtungszähler 50 kwel Mikrogasturbine C50 Photovoltaik 16 kwp Stromeigenverbrauch

22 Energiemanager-Software Deckung des Strombedarfs durch Eigenstromerzeugung Sommer mit Sonne Winter mit Sonne Photovoltaik Strom Solarthermie Kälte Sommer ohne Sonne MGT Wärme wenig Photovoltaik und Solarthermie wenig Strom und Wärme Winter ohne Sonne MGT Speicher beladen MGT Wärme

23 Energiemanager-Software Software-Basis: Zur Visualisierung der Erzeuger dient die Software Building Operation WorkStation, die für eine gesamtheitliche Darstellung, Messung, Steuerung und Regelung der Energieerzeuger programmiert und bearbeitet wurde. Hardware-Basis: Aggregate Netzwerk Bildschirm Solarthermie Wärmeverteilung ISP 1 ISP 2 Workstation (Visualisierung Leitsystem) Zusätzliche Überwachung der Gasturbine Gasturbine Steuerschrank Gasturbine Hackschnitzelkessel Erdgasverdichter Absorptionskälteanlage Scheitholzkessel ISP 3/4 Brennwerttherme Kühlturm ISP 5

24 Energiemanager-Software

25 Energiemanager-Software 25

26 Stromversorgung mit überwiegender Eigenerzeugung Wärmespeicher:

27 Stromversorgung mit überwiegender Eigenerzeugung

28 Stromversorgung mit überwiegender Eigenerzeugung Kälteerzeugung:

29 Stromversorgung mit überwiegender Eigenerzeugung 29

30 Referenzanlagen

31 Anlagenliste E-quad Power Systems GmbH - Aachen efa GmbH - Leipzig Microturbine Süd GmbH - München

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! efa Leipzig GmbH Dipl.-Ing. Petra Krüger 0341/