RESSOURCEN- UND ENERGIEEFFIZIENZ IN KRAFT-WÄRME- KOPPLUNGSANLAGEN

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1 RESSOURCEN- UND ENERGIEEFFIZIENZ IN KRAFT-WÄRME- KOPPLUNGSANLAGEN Ulrich Inderthal Geschäftsführung Vertrieb Bosch KWK Systeme GmbH Justus-Kilian-Straße Lollar

2 Bosch KWK Systeme GmbH Gliederung der Präsentation Bosch Ein globaler Verbund Bosch Thermotechnik GmbH im Überblick Bosch KWK Systeme GmbH Meilensteine, Produkte, Dienstleistungen ORC zur Abwärmenutzung und Stromerzeugung Druckluft-Wärme-Kraftwerke (DWKW) zur Drucklufterzeugung 2

3 BOSCH EIN GLOBALER VERBUND

4 Bosch ein globaler Verbund Vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions Industrial Technology Energy and Building Technology Consumer Goods 4

5 Bosch vier Unternehmensbereiche Kenndaten 2015* Bosch-Gruppe gesamt Mobility Solutions Einer der weltweit größten Zulieferer von Kraftfahrzeugtechnik 59 % Umsatzanteil 70,6 Mrd. EUR Umsatz Beschäftigte Industrial Technology Führend in Antriebs- und Steuerungstechnologie Verpackungs- und Prozesstechnik Energy and Building Technology Führender Hersteller von Sicherheitstechnik Weltmarktführer von Heizungsprodukten und Warmwasserlösungen 41 % Umsatzanteil Consumer Goods Führender Anbieter von Elektrowerkzeugen und - zubehör 5 Führender Anbieter von Hausgeräten

6 BOSCH THERMOTECHNIK GMBH IM ÜBERBLICK Heizen Warmwasser Kühlen Stromerzeugung Technik fürs Leben

7 Bosch Thermotechnik GmbH Im Überblick Service & Wartung Vernetzung Solarthermiesysteme BHKW, Brennstoffzelle, Abwärmeverstromung Warmwasserbereiter Kühlung Wärmepumpen Heizgeräte in allen Größen Wärmepumpen 8

8 Agenda Vorstellung Bosch KWK Systeme GmbH ORC zur Abwärmenutzung / Stromerzeugung DWKW zur Drucklufterzeugung 9

9 Bosch KWK Systeme GmbH Meilensteine Mitglied der Bosch-Gruppe 30 Jahre Firmenjubiläum Gründung Köhler & Ziegler > 1983 > 2006 Erste ORC-Anlage installiert > 2010 > Umfirmierung in Bosch KWK Systeme GmbH und Markenumstellung von Köhler & Ziegler auf Bosch > > 2015 Druckluft-Wärme- Kraftwerk ergänzt das Produktprogramm 10

10 Bosch KWK Systeme GmbH Produktportfolio BHKW-Systeme (Erdgas & Biogas) bis 2MW el Blockheizkraftwerke (BHKW): Strom und Wärme wirtschaftlich und umweltfreundlich erzeugen BHKW-Module (Erdgas) kW el Marken: Bosch / Buderus Kundendienst Druckluft-Wärme-Kraftwerk (CHA = combined heat & air) Gas statt Strom als Energiequelle für Druckluft nutzen -24/7 Hotline - Inbetriebnahme - Inspektion & Wartung -Ersatz- und Verschleißteile Modernisierung von BHKW-Modulen MEC Remote Organic Rankine Cycle (ORC) Aus Abwärme wertvollen Strom gewinnen ORC-Systeme Master Energy Control (MEC) Remote Onlinesupport für schnelle und proaktive Reation 11

11 Bosch KWK Systeme GmbH Ihr Partner für Strom, Wärme und Druckluft Erfassung und Analyse Ihrer Anforderungen und Gegebenheiten vor Ort Systemberechnung und Gesamtkonzeption Ausführungsplanung, Montage, Installation, Inbetriebnahme und Service Erarbeitung von Angeboten und Finanzierungslösungen 12

12 Bosch KWK Systeme GmbH Unser technischer Dienst Inbetriebnahme Der richtige Betrieb von Beginn an Technische Hotline Kompetente Beratung bei technischen Fragen Inspektion & Wartung Für eine hohe Verfügbarkeit und Rentabilität Ersatz- und Verschleißteile Für eine sichere und zuverlässige Betriebsweise 13

14 ORC Funktionsweise Gas Gas Flüssiges Kältemittel Flüssiges Kältemittel Mit zunehmender Wärmezufuhr steigt der Gasdruck 15

15 ORC ORC-Modul Aufbau Turbo- Expander Verdampfer Überhitzer Vorwärmer I (NT) 16

16 ORC ORC-Modul Aufbau Anschlüsse Verflüssiger Anschlüsse Heißwasserkreis Anschlüsse Warmwasserkreis Vorwärmer II (HT) Speisepumpe 17

17 ORC Bosch ORC System zur effizienten Nutzung von Abwärme Hochtemperatur >130 Strom ohne zusätzlichen Einsatz von Primärbrennstoffen Niedertemperatur > Durch den Einsatz von Niedertemperaturanteilen kann bis zu 40 % mehr ungenutzte Abwärme für die Erzeugung von elektrischem Strom eingesetzt werden.

18 ORC CO 2 -frei Energiewandlung mit ORC-Technik: Industrielle Abwärmenutzung ein Container, drei Verflüssiger ORC-System nutzt die Abwärme der Glühofen- Anlage 5,7 MW Abwärme aus bis zu 4 Glühöfen seit März 2012 wurden rund 200 MWh Strom aus Abwärme gewonnen 400 Tonnen CO 2 werden jährlich vermieden 19

19 ORC Leistungsbereiche Technische Daten WHR OR 75 WHR OR 150 WHR OR 225 WHR OR 300 WHR OR 375 Verfügbare Abwärmeleistung (min.) kwth Nennleistung (brutto) kwel Eigenbedarf (ca.) kwel 7,5-12, ,

20 ORC Abwärme-Recycling Contracting Wirtschaftlich, zeitsparend, risikolos Installation, Projektierung und Betrieb des Systems sind Bestandteile des Contracting-Vertrages und werden von Bosch KWK Systeme übernommen. Individuell und transparent Vertragslaufzeit, Zahlungsmodalitäten oder Partizipationsvereinbarung als maßgeschneidertes Konzept. Zusätzliche Erlöse ohne Investment und ohne Betreiberrisiko! 21

21 ORC PROJEKTBEISPIELE

22 ORC Bioenergiehof ORC-System im Container neben bestehendem Biogas-BHKW Technische Daten: Abgas-WT 285 kw th 475 / 150 C Heißwasserkreis s.o. 136 / 118 C Heizkreis 90 kw th 85 / 70 C el. Leistung brutto 45 kw* 12,0 % el. Leistung netto 38 kw 10,5 % Eckdaten Inbetriebnahme: 07/2011 Anlagebetrieb anfangs bei Teillast (60 %), *anschl. Leistungserhöhung auf 60 kw el 25

23 ORC Deponie Der Abgaswärmetauscher befindet sich im Dachgeschoss des BHKW-Technikgebäudes Technische Daten: Abgas-WT 500 kw th 540 / 150 C Heißwasserkreis s.o. 137 / 110 C Heizkreis 45 kw th 75 / 70 C el. Leistung brutto 65 kw 12,0 % el. Leistung netto 57 kw 10,4 % Eckdaten Vertragsabschluss: 01/2011 Inbetriebnahme: 05/2011 Betrieb als Bosch-Contracting 26

24 ORC Industrie ORC-System nutzt die Abwärme der Glühofen-Anlage Technische Daten: Abwärme Öfen m³ N 550 C Abgas-WT kw 550 / 250 C Heißwasserkreis s.o. 136 / 108 C el. Leistung brutto 245 kw 12 % el. Leistung netto 200 kw 10 % Eckdaten Inbetriebnahme: 03/2012 Anlage bestehend aus einem Container und drei Verflüssigern Ausbau der Ofenanlage geplant, Anlage läuft im Lastbetrieb zw. 30 und 100 % Aufwendige Zuführung der Abwärme aus bis zu 4 Glühöfen 27

25 ORC Kläranlage ORC-System wurde im Kellergeschoss des bestehenden BHKW-Gebäudes installiert. Technische Daten: Abgas-WT 616 kwth 500 / 180 C Heißwasserkreis s. o. 136 / 118 C Heizkreis 344 kwth 90 / 70 C el. Leistung brutto 115 kwel 12,0 % el. Leistung netto 96 kwel 10,0 % - Inbetriebnahme: Januar Projektumfang: 4 x BHKW ca. 1MW el 4 x TNV Heißwasserkreis und ORC 28

26 ORC Landwirtschaft / Biogas-Anlage ORC-System im Container neben bestehendem BHKW-Gebäude Technische Daten: Abgas-WT 570 kw th 455 / 140 C Heißwasserkreis s.o. 138 / 119 C Heizkreis 228 kw th 84 / 70 C el. Leistung brutto 96 kw 12,0 % el. Leistung netto 82 kw 10,5 % Eckdaten Inbetriebnahme: 07/2013 EEG 2012, sichere Verwertung von 72 % der Abwärme aus den Biogasmotoren 29

27 ORC Fazit Im Bereich der Industrie gibt es hohes Abwärmepotenzial durch ungenutzte Abgas- und Verfahrensabwärme. Innovative ORC-Technologie von Bosch KWK Systeme im kleineren Leistungs- und Temperaturbereich erschließt neue Abwärmepotenziale. ORC-Komplettanlage im Container ermöglicht kostengünstige Installation und schnelle Einsatzbereitschaft. Umfassendes Know-how bei ORC-Dienstleistungen und der Projektabwicklung sichert den laufenden Betrieb und somit langjährige Erträge. 30 Seit August 2014 muss auf den Strom von ORC-Anlagen die volle EEG-Vergütung abgeführt werden und führt damit zur Unwirtschaftlichkeit der meisten ORC- Anlagen.

29 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Datenblatt DWKW Kompaktmodul (8,5 bar Ü und /min) Volumenstrom nach ISO m³/h Thermische Leistung (± 8 %) 135 kw Bauart Kompaktmodul Brennstoff Erdgas Energieeinsatz (± 8 %) 164 kw Elektrische Anschlussleistung 3,0 kw Heizwasser (Rücklauf / Vorlauf) 70 / 90 C Abgastemperatur nach AWT 110 C Abgasgegendruck nach Motor (max.) 30 mbar Abgasmassenstrom (feucht) 244 kg/h Maße Länge ca mm Breite ca. 960 mm Höhe ca mm Gewicht ca kg Gasmotor Motorhersteller MAN Motortyp E 0834 Gasvordruck > 20 / < 100 mbar Spezifische Wellenleistung bei 8,5 bar ü 0,105 kwh/m³ Thermischer Wirkungsgrad 82,0 % Motorabwärme 48 kw 1200 bis Drehzahlbereich /min Abgaswärme mit AWT 39 kw CO (bei 5 % O 2 im trockenen Abgas) 300 mg/m³ i.n. NO x (bei 5 % O 2 im trockenen Abgas) 250 mg/m³ i.n. NMHC (bei 5 % O 2 im trockenen Abgas) 150 mg/m³ i.n. Verdichter (drehzahlgeregelt) Betriebsüberdruck Wärmerückgewinnung Druckluft* Ansaugleistung (1 200 / /min) nach ISO ,0 bis 8,5 bar 48 kw* 390 / 570 m³/h Aufstellbedingungen (Werte nach Normbezugsbedingungen und *bei max. Betriebsüberdruck von 8,5 bar): Gasmotor: Luftdruck absolut 1013 mbar; Lufttemperatur 25 C; Luftfeuchte relativ 30 %; Aufstellhöhe 100 m ü. NN; Methanzahl 80; Verdichtereinheit: Ansaugdruck absolut 1bar; Ansaugtemperatur 20 C; Luftfeuchte 0 % (trocken) Bauseitige Voraussetzungen: Drehstromanschluss mit 16A, 400V und 50Hz 32 Thermotechnik TT-INC/MKT

30 Konventionelle Erzeugung Druckluft-Wärme-Kraftwerk Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Emissionsminderung Wärme Druckluft 14 m³/h* (142 kwh/h) Heizkessel η = 95 % E-Motor η = 92 % 135 kwh/h 65 kwh/h** 570 m³/h 31 kg/h* 36 kg/h** CO 2 -Emission gesamt: 67 kg/h CO 2 -Emissionen: *220 g/kwh BHKW Erdgas, Umweltbundesamt **559 g/kwh (Energiemix DE 2013), Gas Strom Wärme Druckluft Kombination der Technik hilft, CO 2 -Emissionen zu senken 33

31 Wärme & Druckluft neu kombiniert Druckluft-Wärme-Kraftwerk Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Emissionsminderung Druckluft-Wärme-Kraftwerk 135 kwh/h 16 m³/h (164 kwh/h) 36 kg/h CO 2 -Emission 570 m³/h CO 2 -Emissionen: *220 g/kwh BHKW Erdgas, Umweltbundesamt **559 g/kwh (Energiemix DE 2013), Gas Strom Wärme Druckluft 31 kg/h CO 2 -Einsparung fast 50 % im Vergleich zur getrennten Erzeugung 34

32 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Hauptkomponenten Abluftventilator Luftansaugung Schaltschrank Kältetrockner Verdichter Gasmotor Bild: Bosch KWK Systeme GmbH Energiezentrale Lollar 35

33 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Wirtschaftlichkeitsrechnung Listenpreis CHA 60/9,5 HT Nebenkosten (Installation und Zinsen) EUR EUR Jährliche Betriebskosten bei Bh/a Betriebskosten Erdgas* Wartungskosten Vermiedene Strombezugskosten* für Druckluft Vermiedene Gasbezugskosten für Wärme Energiesteuerrückerstattung (min. 70 % Gesamtnutzungsgrad) Vermiedene Wartungskosten Druckluft EUR EUR EUR EUR EUR EUR Jährliche Einsparung EUR *Strompreis:16 ct/kwh; Gaspreis: 3,9 ct/kwh Über eine Nutzungsdauer von 10 Jahren kann eine Einsparung von rund EUR erzielt werden 36

34 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Projektvorstellung Hirschvogel Inbetriebnahme: Oktober

35 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Projekt Hirschvogel Display- / Fließbilder 38

36 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Projekt Hirschvogel - Display- / Fließbilder 39

37 Druckluft-Wärme-Kraftwerk Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Emissionsminderung Kraftwerksmix ca. 25 % der Primärenergie wird zur Endenergie verwendet (bei 100 % Wärmerückgewinnung) ca. 90 % der Primärenergie wird zur Endenergie verwendet (bei 100 % Wärmerückgewinnung) 40

38 Druckluft-Wärme-Kraftwerk DWKW Erklärfilm 41

39 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT