Eigenversorgung Strom und Wärme mit BHKW`s

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1 Eigenversorgung Strom und Wärme mit BHKW`s Energie Eigenerzeugung/Eigenversorgung von Gewerbe und Industrie Unternehmen in Thüringen

2 Derzeitiger technischer Stand von BHKW`s breites Spektrum an Leistungsklassen Nano- (<2,5 kw), Mikro-(2,5-20 kw), Mini-(20-50 kw), Groß-BHKW (50 kw-5 MW) Arten Gas-Otto-Motor, Zündstrahlmotor, Verbrennungs-, Stirlingmotoren, Dampfmaschinen, Brennstoffzellen, Turbinenmodule

3 Derzeitiger technischer Stand von BHKW`s Gas-BHKW - die am meisten eingesetzte Verstromungstechnik im Biogasbereich - Viertakt-Motoren nach dem Gas-Otto-Prinzip - Zündung: mittels Zündkerzen - Leistungsspektrum: von 15 kw el. bis zu mehreren MW el. - Vorteil: relativ lange Standzeiten und hoher Gesamtwirkungsgrad Zündstrahl-BHKW - Viertakt-Motor nach dem Diesel-Prinzip - Zündung: kleine Mengen an Zündöl werden über Einspritzdüsen in den Brennraum gesprüht - seit 2007 Verbot von fossilen Zündölen, daher wenige Anbieter - Leistungsspektrum: von 40 kw el. bis 265 MW el. - Vorteil: hoher elektrischer Wirkungsgrad Mikrogasturbine - relativ neue Technik - Verbrennung des Brennstoffes in Brennkammer, dadurch Antrieb eines Turbinenrades - Leistungsspektrum: 20 kw el bis 200 kw el - Vorteil: geringe Emissionswerte im Abgas und lange Wartungsintervalle - Nachteil: hohe Investitionskosten (ca Euro/kW el ) und geringe elektr. Wirkungsgrad

4 Von BHKW`s produzierte Energiearten - elektrische Energie (Strom) - Wärmeenergie (Heizwärme, Dampf, Kälte) = Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Nutzung der vom Motor erzeugten mechanischen Energie (Kraft) und der beim Antrieb des Generator durch den Motor frei werdende thermischen Energie (Wärme)

5 Funktionsschema Blockheizkraftwerk (BHKW) Abb. 1 Funktionsschema Blockheizkraftwerk (Quelle:

6 Einsatzstoffe in BHKW`s - Erdgas - Flüssiggas - Klärgas - Deponiegas - Biogas - Heizöl/Dieselkraftstoff - Pflanzenöle und Biodiesel - Holzpellets - Hackschnitzel - Holzgas - Wasserstoff

7 Sinnvoller Bau und Betrieb von BHKW`s - ganzjährig möglichst gleichbleibend hoher Wärme- und Strombedarf für die Eigenversorgung - Vorhandensein einer naheliegenden Biogasanlage bzw. andere kostengünstige Brennstoffversorgung z. B. naheliegende Deponie bzw. eigenes Klärgas - Standort ist nicht elektrotechnisch erschlossen - Strompreis ist höher als die Kosten der Eigenversorgung sowie gleichzeitiger Bedarf an Wärme

8 Nutzung der erzeugten Energie - Strom zur Einspeisung oder Eigenversorgung - Prozesswärme (Beispiel Dampfversorgung HAINICH Konserven GmbH) - Heizwärme/Wärmenetz - Kühlung

9 Durchschnittliche Investitionskosten pro kw install. Leistung großer Schwankungsbereich je nach Art der Anlage und deren Ausstattung Beispiele 1.) 2 Biogasanlagen + 1 Siloanlage + 2 BHKW mit 500 kw elektr. Leistung (ca Euro/Stück) + 2 Abhitzekessel ( Euro/Stück) + Infrastruktur (Leitungsnetz) = rund 5,6 Millionen Euro 5600 Euro/kW 2.) nur BHKW mit Abwärmenutzung Euro 460 Euro/kW

10 Kosten für 1 kw/h produzierte Energie Wärme/Strom 1.) - Kosten für den Betrieb von 2 Biogasanlagen (Euro/Jahr) Wareneinsatz/bez. Leistungen davon Futter Strom BGA Strom BHKW Verwertung Gärreste Personalkosten sonstige Aufwendungen davon Instandhaltung BHKW Abschreibungen davon BHKW Zinsen Summe ) - Einspeisung ins Netz: 19,6 ct/kwh Strom Grundvergütung mit NawaRo-Bonus zuzüglich 2,1 ct KWK- und andere Boni (ergibt durchschnittlich 22,5-23 ct/kwh) - Wärme als zusätzlicher Gewinn (nach EEG 2012 Stromvergütung nicht kostendeckend)

11 Boni 1.) Technologiebonus - für Trockenfermentation (Grundvergütung + Zusatzboni) 2.) Kraft-Wärme-Kopplung-Bonus - Messung über Dampf- und Warmwasserzähler 3.) Emissionsschutzbonus - Formaldehydanteil in den Abgasen muss unter def. Grenzwert liegen, dafür werden Gasfilter mit Aktivkohle sowie Katalysatoren im Abgassystem im BHKW genutzt

12 Flächenbedarf großer Schwankungsbereich je nach Art der Anlage und deren Ausstattung Beispiel - BHKW 36 m 2 - Trafo 6 m 2 - ggf. Abgas-Wärmetauscher (ca. 40 m 2 ), Gasreinigung (ca. 20 m 2 ), Gasspeicher - Funktionsfläche (Wege, ggf. Mindestabstände zu benachbarten Einrichtungen nötig)

13 Genehmigungsrechtliche Erfordernisse < 1 MW Feuerungswärmeleistung - baurechtliche Genehmigung > 1 MW Feuerungswärmeleistung (537 kw el kw th = 1,4 MW FWL) - Genehmigung nach BImSchG, 4. BImSchV - Umweltverträglichkeitsprüfung - Thüringer Anlageverordnung - bei Gasspeicher ggf. StörfallV relevant

14 Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH HAINICH Konserven GmbH Langulaer Weg Vogtei/OT Niederdorla

15 Cornelia Beau HAINICH Konserven GmbH Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH Heizhaus mit BHKW und Dampferzeuger Produktionshallen I und II Lagerhallen (Werkstatt/ Versand) 2 Biogasanlagen Abb. 2 Luftbild des Geländes der HAINICH Konserven GmbH Verwaltungsgebäude

16 Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH Abb. 3: Biogasanlagen - 2 getrennte Biogasanlagen (NawaRo-BGA) - je 536 kw el und 529 kw th (davon 294 kw als Dampf) anstelle eines Kuhstalles - bestehend aus: Feststoffdosierer Fermenter Nachgärer mit Gasspeicher Gärreststofflager Technikcontainer mit Pumpen Heizung für Fermenter und Steuerung Gasgebläse Gasreinigung (Aktivkohlefilter) BHKW mit Dampferzeuger Trafostation Personal: 2 MA (Elektroingenieur, Elektriker), 1 Azubi Fernsteuerung möglich, Bereitschaft rund um die Uhr

17 Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH Abb. 4: Feststoffdosierer - Eintrag der Silage über Feststoffdosierung in Fermenter (keine Schnecke, sondern pumpfähiger Brei) - Vergärung von nachwachsenden Rohstoffen: 50-80% Maissilage (von ca. 380 ha), 10-30% Grassilage (von ca. 100 ha), 10% Mist (Rinderdung, Hühnertrockenkot und Putenmist) - Besonderheit: Grasanbau für die Grassilage auf nicht anderweitig nutzbaren Flächen - Silage wird täglich frisch angefahren

18 Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH - Gärung erfolgt im Fermenter - Einhaltung einer Temperatur von 45 C (mesophil) mit der im BHKW entstehenden Wärme (< 10%) Abb. 5: Fermenter Verwertung der Gärreste: Fest-Flüssig-Trennung, org. Dünger für Landwirtschaft

19 Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH Zylindermotoren - Hersteller: Deutz - Stromleistung: 536 kw/anlage - Gasverbrauch: 6000 m 3 /d und Anlage Abb. 6: BHKW`s am Heizhaus

20 Beispiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH Nutzung Abb. 7: Dampferzeuger im Heizhaus 1.) Abgasabwärme - aus Verbrennung der heißen Gase im Dampferzeuger - Abgasabwärme wird von einer Temperatur von 450 C auf 200 C abgekühlt - Erzeugung von Dampf mit 6 bar und 160 C, der in die Produktion gelangt (19t/d) - ist die Dampferzeugung unzureichend, können bei Bedarf die Ölkessel zugeschaltet werden

21 Cornelia Beau HAINICH Konserven GmbH Bespiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH Nutzung 2.) Motorwärme - separater Heizkreislauf - beheizen von: Produktionshallen I und II Werkstatt Abb. 8: Luftbild des Geländes der HAINICH Konserven GmbH Versand Verwaltung - Warmwasserbereitung (Trinkwasser/Reinigungswasser)

22 Bespiele mit Wirtschaftlichkeit HAINICH Konserven GmbH , ,05 Ölverbrauch/Jahr (l) Jahr 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Ölverbrauch/Glas/Jahr (l) Ölverbrauch/Glas/Jahr (l) Ölverbrauch/Jahr (l) Abb. 9: Gesamtjahresölverbrauch und Ölverbrauch je produziertem Glas in den Jahren

23 Voraussetzungen für den Erfolg - Konzept incl. Wärmenutzung - richtige Verfahrenstechnik - gute Betreuung der Anlage (durchschnittl. > 8400 Betriebsstunden/Jahr) - lückenlose Überwachung und Steuerung des Gärprozesses (optimale Fermenterbiologie) mit dem Ziel einer bestmöglichen Futterausnutzung (bei Fehlentwicklung schnell und richtig gegensteuern, sonst kann die Biologie kippen = bis zu 6 Monate Ausfall der Biogasanlage)

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!