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2 KWK Die Technologie mit Energiesparpotenzial Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die herausragende Effizienztechnologie bei der Energieumwandlung. KWK bezeichnet die gleichzeitige Umwandlung eingesetzter Primärenergie in Strom und Wärme. Diese Art der Energieerzeugung garantiert eine größtmögliche Brennstoffausnutzung und eine Reduktion der Energieverluste auf weniger als 20 %. Effizienter kann ein Brennstoff kaum genutzt werden. In der Industrie z. B. wird nicht nur Heizenergie mit niedrigen Temperaturen gebraucht, sondern besonders viel Strom, mechanische Energie und Prozesswärme. Viele Unternehmen erkennen in steigenden Energiekosten eine Gefahr für ihre Wettbewerbsfähigkeit. Ein hoher Energiekostenanteil ist immer ein Signal für den wirtschaftlichen Einsatz einer KWK. Von Mikro zu Maxi: QiP als KWK mit Mikro-Gasturbine. KWK mit Mikro-Gasturbinen verfügen über eine maximale Energieeffizienz. Die Vielzahl möglicher Brennstoffe und die klimaschonende Erzeugung von Wärme, Kälte und Strom sind zusätzliche Pluspunkte. Diese Merkmale eines energieeffizienten Produktionsprozesses geben dem KWK-Betreiber einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor an die Hand. KWK-Technologien, wie QiP (Quality in Power) aus dem Hause Babcock Borsig Steinmüller, sind dezentrale, zuverlässige Energieversorgungslösungen für Industrie, für Landwirtschaft, für Gewerbe, Handwerk und Kommunen. QiP ist sowohl als Neuanlage, als auch für die Modernisierung und Erweiterung bereits bestehender Anlagen eine wirtschaftlich attraktive Lösung. Fast alles, was zählt: Wirtschaftlichkeit. QiP als KWK-Anlage mit Mikro-Gasturbine ist besonders wartungsarm, klimaschonend und wirtschaftlich zugleich. Je mehr Volllaststunden die Anlage pro Jahr erreicht, desto mehr verteilen sich die Investitionskosten auf größere Strom- und Wärmemengen. Dadurch sinken die Energiekosten und die Anlage amortisiert sich kurzfristig. Aus diesem Grund werden die KWK oft zur Abdeckung der Wärmegrundlast dimensioniert: Je mehr Wärme, vor allem auch in den Sommermonaten durch Warmwasser oder Kälte / Kühlung, verbraucht wird, desto wirtschaftlicher läuft die Anlage. Werden mit der KWK Jahresnutzungsgrade von 60% (Ansatz der Mineralölsteuer) bzw. 70% (Ansatz der Öko-Steuer) erreicht, so sind das Argumente für eine Steuerbefreiung. Die Stromerzeugung aus einer Anlage mit einer Leistung von bis zu 2 MW ist zudem Stromsteuer-befreit. Der Anlagenbetreiber profitiert mit QiP von einem System, das Wärme und Strom parallel mit hohem Wirkungsgrad und in unmittelbarer Nutzungsnähe zur Verfügung stellt. So lassen sich die Kosten des Anlagenbetriebs jederzeit auch verbrauchsgerecht steuern. Alles im grünen Bereich: Energieeffizienz und Umweltdenken. QiP unterstützt einen sparsamen Primärenergieverbrauch und die Optimierung der Ressourcennutzung. Insgesamt hält der Betrieb einer KWK mit Mikro-Gasturbine die Umweltbelastung durch CO 2 -Emissionen und Luftschadstoffe, wie NO x und CO, äußerst gering. Im Vergleich zu anderen Verbrennungsprozessen werden beim Erdgasbetrieb für die Stromerzeugung 70 bis 80% weniger Treibhausemissionen frei gesetzt, bei der Wärmeerzeugung ca. 66% der Treibhausgasemissionen reduziert, z. B. im Vergleich mit einem modernen Brennwertkessel. QiP ist in doppelter Hinsicht flexibel: Die Zahl möglicher Brennstoffe ist mit kaum einer anderen Energie-Technologie vergleichbar und die Bandbreite der Anwendungen gestaltet sich durch die Bereitstellung von Wärme, Kälte und Strom entsprechend groß.

3 Mehr als ein Pluspunkt: Argumente für die QiP -Anlage QiP profitiert von allen Innovationen der Mikro-Gasturbinen-Technologie, wie einer kompakten Bauweise mit einem schallabsorbierenden Gehäuse, der wirkungsgradsteigernden Rekuperatortechnik und dem modernen Brennersystem, wodurch extrem niedrige Schadstoffemissionen erreicht werden. Gegenüber Verbrennungsmotoren hat die Mikro-Gasturbine einen erheblich reduzierten Wartungsaufwand. Sämtliche rotierende Teile sind auf einer Welle angeordnet. Die luftgelagerte Welle macht den Einsatz von Schmiermitteln überflüssig. Inspektionen stehen erst nach Betriebsstunden, die erste Revision nach Betriebsstunden an, das entspricht ca. 5 Jahren Dauerbetrieb der Anlage. Die Vorteile der QiP-KWK im Überblick: Eine zuverlässige, moderne und emissionsarme Technologie Kosteneffizienter und wirtschaftlicher Anlagenbetrieb Versorgungssicherheit durch dezentrale Energieerzeugung Hohe Verfügbarkeiten mit geringsten Ausfallzeiten Kurze Amortisationsdauer der Anlage Lange Lebensdauer Geringe Wartungskosten und lange Wartungszyklen (Luftlager, Einwellenmaschine) Hoher Grad der Brennstoffausnutzung und entsprechend geringer Ressourcenverbrauch Breites Brennstoffspektrum Abwärme auf gleichbleibend hohem Temperaturniveau von ca. 300 C Konstanter Gesamtwirkungsgrad über ein breites Lastspektrum Umweltfreundlicher Betrieb mit reduzierten Schadstoff-Emissionen weit unter TA-Luft Geringe Schallemissionen Einsatz erneuerbarer Energien möglich Geringes Gewicht, geringe Größe (kein Fundament erforderlich) Kompakte, einfache Bauweise mit geringem Wartungsflächenbedarf Optimale Integration in vorhandene Infrastrukturen (QiP Plug & Use-Prinzip) Befreiung von Steuern in Abhängigkeit vom Grad der Anlagenauslastung

4 Geregelte Kreise: Arbeitsweise der Mikro-Gasturbine Mikrogasturbinen sind kleine, schnelllaufende Turbinen mit niedrigen Brennkammerdrücken bzw. Temperaturen und elektrischen Leistungen bis zu ca. 350 kw. QiP ist eine Einwellenmaschine, d.h. der Generator ist zusammen mit Turbine und Verdichter auf einer Welle angeordnet und wird mit einer Drehzahl von ca Umdrehungen pro Minute angetrieben. Aus der Umgebung wird durch den Verdichter die Verbrennungsluft angesaugt und auf über 5 bar verdichtet. Die Brennstoffversorgung, z. B. aus dem lokalen Niederdruck-Gasnetz, wird über den integrierten Brenngasverdichter sichergestellt. Zur Nutzung der Abgaswärmeenergie ist im Turbinengehäuse ein Abgaswärmetauscher (Rekuperator) integriert. Er wärmt die verdichtete Verbrennungsluft durch die heißen Abgase der Turbinenstufe vor, was eine Erhöhung der Wirkungsgrade zur Folge hat. Der zugeführte Brennstoff wird in der Brennkammer gezündet. Die heißen Verbrennungsgase werden anschließend in der Turbine entspannt und treiben so Verdichter und Generator an. Der Strom wird über den Permanentmagnet-Generator ohne Zwischenschaltung eines mechanischen Getriebes erzeugt. Bei den Einwellenmaschinen wird ein elektronisches Getriebe zur Netzeinkopplung eingesetzt. Dadurch benötigt die Mikro-Gasturbine keine Synchronisationseinrichtung. Dieses Getriebe bewirkt zudem, dass Volumenstrom und Drehzahl aufeinander abgestimmt sind und so auch im Teillastmodus nur geringe Wirkungsgradverluste verursachen. Nachdem die Abgase einen Teil ihrer Wärmeenergie im Rekuperator abgegeben haben, verlassen sie die Turbine zur weiteren Nutzung in Prozessen, wie z. B. der Heizwärmeerzeugung.

5 Präzision bis ins Detail.

6 Harte Fakten: Technische Parameter der Anlage Die kompakte QiP-Anlage erreicht einen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 30%. Thermischer Wirkungsgrad und somit auch Gesamtwirkungsgrad sind abhängig vom Temperaturniveau der Wärmeabgabe bzw. der Nutzung der Enthalpie des Abgases. Bei der Wärmeabgabe auf niedrigem Niveau (Bezugstemperaturniveau 80 / 60 C) wird ein thermischer Wirkungsgrad von ca. 50 bis 60 % erzielt. Der Gesamtwirkungsgrad beträgt somit bis zu 90 % und mehr. Der elektrische Wirkungsgrad bleibt unabhängig von der Wärmenutzung konstant. Technische Daten KWK-Anlage QiP 100 Elektrische Leistung: 100 kw Thermische Leistung: 200 kw Temperatur Indirekte Heizung / Trockung: 300 C Elektrischer Wirkungsgrad: 30 % Thermischer Wirkungsgrad*: bis ca. 65 % Gesamtwirkungsgrad*: bis ca. 95 % Verfügbarkeit: ca. 96 % Spannung: 400 V Frequenz: 50 Hz Emissionen: NO x, CO: Schall: weit unter TA-Luft 65 db(a) Abmessungen: Breite: Tiefe: Höhe: 3,0 m 1,5 m 2,0 m Flächenbedarf (Montage, Wartung): Breite: Tiefe: 4,0 m 3,0 m Wartungsintervalle: Inspektion (kleine Wartung): Revision: Lebensdauer: Bh Bh > Bh *abhängig von Temperaturniveau bzw. Dampfparametern Als Brennstoffe kommen Erdgas und Heizöl, aber auch Diesel, Bioethanol, Pflanzenöl und Propangas in Frage. Auch regenerative Gase, wie Biogas, Klärgas oder Deponiegas, eignen sich als Brennstoffe für die KWK.

7 Vom Soll zum Haben: Die Anlagenkomponenten Die Kernkomponenten der QiP-Anlage umfassen eine oder mehrere Mikro-Gasturbinen-Generator-Module, die Turbinenregelung, einen Brenngasverdichter und die Leistungselektronik. Je nach Kundenbedarf können sowohl die Kernkomponenten erweitert, als auch anlagenspezifische Komponenten und Leistungen ergänzt werden. komponenten Basis: Mikro-Gasturbine Turbinenregelung mit digitalem Bedienfeld Gasregelstrecke mit Sicherheitseinrichtungen Brenngasverdichter Leistungselektronik Zusatz: Abgaswärmetauscher Brenner für Dampferzeuger Brennstoffaufbereitung Pufferspeicher Abgastrakt usw. mehr-leistung: Fernüberwachungssystem der Anlage (Monitoring) Alle Kernkomponenten und Leistungen sowie viele der Zusatzkomponenten sind als OEM-Angebot verfügbar. Die standardmäßige Einbindung des QiP-Moduls in den jeweiligen Prozess schließt den Anschluss an das vorhandene Gasnetz, den Anschluss an das vorhandene Stromnetz, die Einbindung in die Steuerung der Anlage, die Erstellung der Abgasanlage und die Installation der Verbrennungsluftansaugung ein.

8

9 Maßgeschneiderte Wege: Von Planung bis Installation Vor der Realisierung einer KWK-Anlage wie QiP erstellen wir ein standortspezifisches Energiekonzept auf Basis Ihres vorhandenen und gewünschten Leistungsprofils. Das Konzept ist wichtiger Bestandteil einer nachhaltigen betrieblichen Energieversorgung. Auf diese Weise können Ihre Ziele, wie ein hoher und fast ganzjähriger Wärmebedarf, ein hoher Eigenstromverbrauch, ein Kältebedarf usw., hinsichtlich der nutzbaren Grundlast am effizientesten realisiert werden. Das Konzept berücksichtigt auch Ihre Vorteile aus der Nutzung von Fördermitteln, der Netzeinspeisung oder Steuerbefreiungen. Das Engineering Ihrer individuellen Anlage ist bereits Bestandteil des Lieferumfanges. Alle Schlüsselkomponenten von QiP sind OEM-Produkte, die einem ausgiebigen Leistungstest unterzogen werden. Als Systemanbieter übernehmen wir nachfolgend auch die komplette Einbindung der wartungsarmen QiP-Anlage in die vorhandene Infrastruktur. Dieser Leistungsrahmen lässt sich auf Wunsch um einen Langzeit-Servicevertrag erweitern. Das Extrapaket: Die QiP-Mehr-Leistungen QiP ist nicht nur eine Anlage mit hohen Wirkungsgraden und einer langen Lebensdauer: Sie profitieren damit auch von einem Stück kontrollierbarer Unabhängigkeit von den zukünftigen Energiepreissteigerungen. Die komplette Anlagentechnik liefern wir aus einer Hand: die Mikro-Gasturbine, angepasste Steuer- und Regelungstechnik, speziell ausgelegte Wärmetauscher und die entsprechenden Sicherheitseinrichtungen. Wir kümmern uns auf Wunsch auch noch um viel mehr: Die Teil- und Vollwartung, Inspektion und Revision, Überwachung der Anlage, OEM-Ersatzteillieferungen bei Bedarf und die Schulung des Betriebspersonals können im Rahmen eines Servicevertrages vereinbart werden. Mit dem Vollwartungsvertrag steht Ihnen auch unser Bilfinger Service-Netzwerk zur Verfügung, um Sie jederzeit vor Ort unterstützen zu können. Ein weiteres Vertragsmodell reicht von der Planung und dem Engineering bis hin zur Langzeit-Betriebsführung mit Wartung und Instandhaltung. Das fachliche und energiewirtschaftliche Know-how unserer Experten kann dabei gezielt für Ihre Risikominimierung und Kostenreduzierung eingesetzt werden.

10 Viele Stand-Punkte: QiP in unterschiedlichsten Anwendungen Hohe Temperaturen von ca. 300 C des gesamten Abgasstromes erlauben die mehrfache Weiterverwendung der Wärme in industriellen Prozessen. Mikro-Gasturbinen lassen sich für ganz unterschiedliche industrielle Anwendungen, wie z. B. zur Erwärmung von Fluiden, Trocknung, Prozessdampf- oder auch Kälteerzeugung, nutzen. Bei der Erwärmung von Fluiden, wie das z. B. bei der Heißwassererzeugung der Fall ist, sorgen maßgeschneiderte QiP-Lösungen für eine sehr große Temperatur-Spannbreite. Heizzentralen Hotels Verwaltungsgebäude und Hallen Werk- und Betriebsstätten Einkaufszentren Lagerräume Heizwerke Schulen Bibliotheken Sporthallen Schwimm- und Erlebnisbäder Freizeitparks Krankenhäuser und Kliniken Sanatorien und Reha-Zentren Geschäfts-, Büro- und Wohnkomplexe Die direkte Nutzung des Abgases als Verbrennungsluft in Trocknungsprozessen oder auch in Gewächshäusern zur CO2-Anreicherung aufgrund des 18 %igen CO 2 -Anteiles im Abgas bei gleichzeitig niedriger Schadstoffkonzentration sind z. B. Garanten für eine sehr hohe Anlageneffizienz. Die QiP-Abgastemperatur von ca. 300 C lässt sich direkt und damit äußerst wirtschaftlich für solche Trocknungsprozesse nutzen. Das Nachschalten eines Katalysators ist nicht notwendig. Baustoffindustrie Nahrungsmittelindustrie Landwirtschaft Gewächshäuser Papierindustrie Holzindustrie Glas- und Keramikindustrie Farb- und Lackindustrie Kläranlagen

11 Für die Erzeugung von Prozessdampf dagegen werden die QiP-Abgase einem Dampferzeuger zugeführt. Er stellt Hochtemperaturwärme für weitere Industrieprozesse zur Verfügung. Prozessdampf. Nahrungsmittelindustrie Papierindustrie Landwirtschaft Textilindustrie Chemische Industrie Kunststoffindustrie Druckindustrie Wäschereien Abfallwirtschaft Krankenhäuser Sanatorien REHA-Kliniken Anlagen zur Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) gleichen die jährlichen Schwankungen des Heizwärmebedarfs aus, indem z. B. überschüssige Wärme im Sommer für die Erzeugung von Kälte für die Klimatisierung genutzt wird. Die QiP-Anlage wird in diesem Fall mit einer Absorptionskälteanlage für eine effiziente Wärme-Kälte-Erzeugung gekoppelt. Auf diese Art und Weise lässt sich die Zahl der Volllaststunden pro Jahr erhöhen, was sich wiederum positiv auf die Gesamtwirtschaftlichkeit der Anlage auswirkt. Nahrungsmittelindustrie Einkaufszentren Pharmaindustrie Chemische Industrie Hotels Restaurants Winzerbetriebe Kellereien Destillerien Verwaltungsgebäude Hallen und Lagerräume Werk- und Betriebsstätten Elektro- und Elektronikindustrie Druck- und Medienindustrie Schulen Bibliotheken Sporthallen Schwimm- und Erlebnisbäder Freizeitparks Freizeiteinrichtungen Krankenhäuser und Kliniken Sanatorien und Reha-Zentren Geschäfts-, Büro- und Wohnkomplexe kühlung. KWK mit Mikro-Gasturbinen kommen vor allem dort zum Einsatz, wo Wärme ab einer Temperatur von ca. 140 C erforderlich ist. Sie sind kombinierbar mit einer thermisch angetriebenen Kältemaschine zur Erzeugung von Prozesskälte. Und sie eignen sich ideal zum Vorschalten bei Ofenprozessen. Nahezu jeder herstellende und verarbeitende industrielle Prozess bietet somit optimale Voraussetzungen für die Integration einer QiP-KWK. QiP. Im Kleinen GroSSes leisten. Die Komplettlösung aus der Hand eines erfahrenen Ingenieurunternehmens und Anlagenbauers.

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