SAACKE Company Presentation / 01/2013 / All rights reserved by SAACKE GmbH, Bremen 1

Transkript

1 1 Hocheffiziente KWK-Technik für Wärmeerzeuger in mittelständischen Unternehmen. 7. Südwestfälischer Energietag am 18. März 2015 Dipl. Ing. (FH) Ralph von der Hagen, SAACKE GmbH SAACKE Company Presentation / 01/2013 / All rights reserved by SAACKE GmbH, Bremen 1

2 Was erwartet Sie? Kurzpräsentation SAACKE-Gruppe Potential der Kraft-Wärme-Kopplung Vergleich von Gasmotor und Gasturbine Energieströme und Wirkungsgrad KWK mit MGT KWK-Systeme für die Industrie Der Brenner für die Mikro-KWK-Anlagen Wirtschaftliche Betrachtungen Anlagenbeispiele Planung, Projektierung, Ausführung aus einer Hand Zusammenfassung

3 Die SAACKE Gruppe ein Familienunternehmen

4 Die SAACKE Gruppe ein Familienunternehmen Stammhaus des familiengeführten Unternehmen Bremen, Deutschland Weltweit in mehr als 50 Ländern vertreten durch Tochterunternehmen Vertriebspartner Servicestationen Mitarbeiter weltweit > Ingenieure mehr als 300 Umsatz weltweit Mio. EUR

5 Die SAACKE Gruppe ein Familienunternehmen SAACKE Tochterunternehmen Vertriebs-/Servicepartner, Kundendienstcenter

6 Die SAACKE Gruppe ein Familienunternehmen Wasserrohrkessel Modernisierung von Industrieanlagen Thermalölerhitzer Abluftreinigung Nutzung alternativer Brennstoffe Trocknungsprozesse GTA- Zusatzfeuerungen Anlagenautomatisierung Großwasserraumkessel Marinekesselanlagen & -systeme Anlagenbau und Engineering

7 Potential der Kraft-Wärme-Kopplung

8 Potential der Kraft-Wärme-Kopplung 12% 45%

9 Vergleich von Gasturbine, Mikrogasturbine und Gasmotor

10 Vergleich von Gasmotor und Mikrogasturbine Typische Kennzahlen von Gasmotoren und Gasturbinen im Solo-Betrieb ohne Zusatzfeuer Gasturbine Mikro-GT Gasmotor Elektrische Leistung [kw] El. Wirkungsgrad [%] Abgasdaten: Temperatur [ C] Sauerstoffgehalt [Vol. %] 14,5..15, Massenstrom je kw [kg/h] 17,0 24,1..27,1 5,4 EMI-Vorgaben lt. Gesetz: CO [mg/nm 3 ] < 100 < 100 < 300 NOx [mg/nm 3 ] <75 < 75 < 500 Sauerstoffbezug [Vol. %]

11 Vergleich von Gasmotor und Mikrogasturbine Zusammenfassung Gasmotor (MGT-Werte) Hoher elektrischer Wirkungsgrad < 40% (<33%) Niedrige spezifische Investitionskosten (ca.700 EUR / KW) Betrieb im Lastbereich zwischen 50 und 100 % Abgasstrom als Sauerstoffträger für Verbrennung nur bedingt nutzbar 8% O2 (18 % O2) Hohe Schadstoffemissionen, im Vergleich zur Mikro-Gasturbine NOx = 500 mg/m³@ 5% O2 (200 Verhältnismäßig hoher Wartungs- und Inspektionsaufwand KWK-Eignung für Niedertemperaturprozesse (Heizwärme)

12 Vergleich von Gasmotor und Mikrogasturbine Zusammenfassung Mikro-Gasturbine (MGT) Stromerzeugung von (30) kw el. MGT Grundmodule sind kaskadierbar Brennstoffenthalpie wird bis zu 33 % in elektrische Energie umgewandelt Nahezu wartungsfrei durch Luftlager, keine Schmier- und Kühlmittel Abgastemperatur: ca. 280 bis 309 C Sauerstoffgehalt: ca. 18 % (tr.) Geringe Schadstoffemissionen Verwendung des Abgasstroms direkt als Verbrennungsluft für Nachverbrennung nutzbar

13 Vergleich von Gasmotor und Mikrogasturbine Energiebilanzen im Vergleich Strom Mikro-Gasturbine 200 kwel Gasmotor 300 kwel 33,0 % 38,2 % 65,0 % Abgas Erdgas 100 % 100 % 29,2 % 0 % 26,4 % Abwärme C 2,0 % 6,2 % Wärmeverluste Gesamtwirkungsgrad für Medien > 80 C 98,0 % 93,8 % > 250 C 98,0 % 67,4 %

14 Vergleich von Gasmotor und Mikrogasturbine Fazit aus dem Vergleich von Gasmotor und Mikrogasturbine Gasmotor und Mikro-Gasturbine erzielen hohe Wirkungsrade bei der Kraft-Wärme-Kopplung, wobei die Turbine einen theoretischen Wirkungsgradvorteil zwischen 4,2..21,6% erzielt Bei Prozessen mit geforderten Betriebstemperaturen von > 250 C liegen die Vorteile bei der Gasturbine, durch die Abgasnutzung als Sauerstoffträger für eine nachgeschaltete Zusatzfeuerung Die höheren Schadstoffemissionen der Gasmotoren erlauben nur bei Ausnahmeregelungen eine Nachverbrennung des Gasmotorenabgases in Prozessanlagen und sind daher an üblichen Wärmeerzeugern eher ungeeignet Die Abgase der Mikro-Gasturbinen sind hervorragend zur Nutzung in Nachverbrennungsprozessen geeignet

15 Energieströme und Wirkungsgrad KWK mit MGT

16 Energieströme und Wirkungsgrad KWK mit Mikrogasturbine * Bezogen auf 25 C, ** unter ISO Bedingungen

17 Energieströme und Wirkungsgrad KWK mit Mikrogasturbine Der Gesamtwirkungsgrad KWK mit MGT Gesamtwirkungsgrad (%) bzgl. KWK und ZF Brennstoff 0% ZF 30 % ZF 68 % ZF bzgl. KWK Brennstoff Nutzwärmeleistung / elektr. Leistung ( ) 100 % ZF

18 Energieströme und Wirkungsgrad KWK mit Mikrogasturbine Der Gesamtwirkungsgrad KWK mit MGT im Teillastbetrieb 95 Gesamtwirkungsgrad (%) GT 2 GT 3 GT 4 GT bzgl. KWK Brennstoff bzgl. KWK und ZF Brennstoff ohne ZF Relative Nutzwärmeleistung (%)

19 Energieströme und Wirkungsgrad KWK mit Mikrogasturbine Primärenergieeinsparung der KWK Anlage mit MGT Primärenergieeinsparung (%) % ZF 68 % ZF 30 % ZF 0% ZF Nutzwärmeleistung / elektr. Leistung ( )

20 KWK-Systeme für die Industrie

21 KWK-Systeme für die Industrie Beispiel: Gasmotor mit Dampferzeugung

22 KWK-Systeme für die Industrie Beispiel: Mikro-Gasturbine mit Dampferzeugung Erdgas Dampfkessel Eco M M G Frischluft Speisewasser

23 KWK-Systeme für die Industrie Beispiel: Gasturbine in einer Prozessanlage Erdgas Brennkammer Prozessanlage Filter M M M Saugzug Brüdenrückführung G Frischluft INFO: In einer Prozessanlage dieser Art könnte unter idealen Umständen auch das Abgas eines Gasmotors gleichartig eingesetzt werden!

24 Der Brenner für Mikro-KWK-Anlagen

25 Der Brenner für Mikro-KWK-Anlagen Speziell entwickelt für die Kombination mit Mikrogasturbinen: Brennertyp: SAACKE DD(Z)G GTM Aufbau: 2-flutige Luftführung mit zentraler Gaslanze Brennstoffe: Erdgas, Heizöl EL, Biogasnutzung möglich Maximale Feuerungsleistungen der Brennerbaureihe zwischen 2 bis 20 MW NOx- und CO-Emissionen, weit unterhalb der zulässigen Grenzwerte Großer Regelbereich im GTA-Betrieb und im optionalen Frischluftbetrieb Optimale Auslegung: Gesamter Abgasstrom der MGT wird über den Brenner geführt

26 Der Brenner für Mikro-KWK-Anlagen Nachrüstbar an bestehenden Kesselanlagen Wärmeerzeuger muss nicht ausgetauscht werden, keine Leistungsreduktion nach Umbau Dadurch erheblicher Kostenvorteil für die Nachrüstung an Kesselanlagen im Bestand und deutlich kürzere Projektrealisierungszeit Geringster Abgasdruck hinter der Turbine mit zwischengeschaltetem Verbrennungsluftgebläse höchster elektr. Wirkungsgrad robust, betriebssicher, geringe Wartungskosten

27 Wirtschaftliche Betrachtungen

28 Wirtschaftliche Betrachtungen Voraussetzungen für die Wirtschaftlichkeit einer KWK Die nutzbare Abwärme des Strom erzeugenden Aggregats findet einen geeigneten Abnehmer. Die Abwärme kann in hohem Maße ganzjährig genutzt werden. Die Stromgrundlast wird durchgehend und im hohen Maße ganzjährig genutzt Der Abgasverlust wird auf ein Minimum reduziert

29 Wirtschaftliche Betrachtungen Einflussfaktoren für die Kosten-Nutzen-Betrachtung Bezugspreis Erdgas und Bezugspreis Strom KWK-Förderung ( h) < 50 kwel 5,41 ct/kwh kwel 4,0 ct/kwh > 250 kwel 2,4 ct/kwh Einspeisevergütung Strom 5,5 ct/kwh Standortbezogener Einfluss des EEG Erstattung Energiesteuer Brennstoff 0,55 ct/kwh Kosten für die Vollwartung Mikrogasturbine Gasmotor

30 Wirtschaftliche Betrachtungen Kosten-Nutzen-Rechnung Mikro-KWK-Varianten Einsparungen /Jahr Die Investitionskosten entsprechen den zusätzlichen Kosten zwischen einer KWK-Anlage und einer herkömmlichen Wärmeerzeugung ohne KWK dar! 1 Mikro-Gasturbine C50 inkl. Brenner für Dampferzeugung 2 Mikro-Gasturbine C200 inkl. Brenner für Dampferzeugung 3 Mikro-Gasturbine 2 x C200 inkl. Brenner für Dampferzeugung 4 Gasmotor J208 mit Heißwasser-Erzeugung, ohne Abgasnutzung 5 Mikro-Gasturbine C200 mit Heißgaserzeugung für Trocknung, Turbinenabgas als Mischluft

31 Anlagenbeispiele

32 Anlagenbeispiel Bruno Bock Sattdampfkessel Leistung: 19 t/h Feuerung: DDG-GTM 13 Brennstoff: Erdgas, HEL Capstone-Mikroturbine 2 x 200 kwel Besonderheit: - Nutzung von Prozessabluft als Verbrennungsluft

33 Anlagenbeispiel Interquell Sattdampfkessel Leistung: 10 t/h Feuerung: DDZG-GTM 8 Brennstoff: Erdgas, HEL Capstone-Mikroturbine 1 x 200 kwel Mikrogasturbine 1 x C200

34 Anlagenbeispiel chemische Industrie Turbine läuft Volllast Brennerleistung mit 100% Turbinenleistung Sauerstoffgehalt im RG Lambda = 1,7

35 Anlagenbeispiel chemische Industrie Maximale Brennerleistung O2-Gehalt i.tr. RG Abgasverlust NOx nach TA-Luft

36 Planung, Projektierung, Ausführung aus einer Hand

37 Planung, Projektierung, Ausführung aus einer Hand

38 Planung, Projektierung, Ausführung aus einer Hand Berechnungen von Wärmebilanzen Energieeffizienz Wirtschaftlichkeit Überprüfung von Realisierungsmöglichkeiten Aufstellungsplanung Druckverlusten Gas-Strom-Lastkurven Unterstützung bei Genehmigungs- und Förderanträgen

39 Zusammenfassung Ansprechpartner Im Stammhaus in Bremen: In Deutschland: Jens von der Brüggen Bremen Erkrath Tel.: +49 (0) Dornstadt Mobil: +49 (0) Berlin und alle SAACKE- Niederlassungen weltweit SAACKE Produktflyer Pressemitteilungen Vorträge Erhältlich unter

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