Fernwärme. Wärmekraftkopplung mit Biogas für Fernwärmeversorgungen. Martin Schaub, CTU-Conzepte Technik Umwelt AG

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1 Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE Wärmekraftkopplung mit Biogas für Fernwärmeversorgungen Martin Schaub, CTU-Conzepte Technik Umwelt AG Fernwärmewachstum und Innovationen 8. Tagung vom 15. Januar 2009 in Biel-Bienne

2 Inhalt Einführung Was ist Trigeneration Nutzung von fester Biomasse Technische Konzepte Stand der Technik Wirkungsgrade / Kosten Beispiele von Vergasungsanlagen Beispiel Trigeneration Schlussfolgerungen

3 Einführung Es wurden mehrere WKK Ideen entwickelt, viele sind noch immer weit von der technologischen Reife Der Einsatz von alternativen erneuerbaren Energieträgern noch sehr schwach Die typische WKK ist heute entweder auf einem Motor oder auf einer Dampfturbine aufgebaut Die Wärmenutzung ist üblicherweise im Sommer schwierig bis unmöglich Wärmeführung erforderlich nur bei tiefen Investitionskosten möglich Trigeneretion könnte Ausweg bieten

4 Inhalt Einführung Was ist Trigeneration Nutzung von fester Biomasse Technische Konzepte Stand der Technik Wirkungsgrade / Kosten Beispiele von Vergasungsanlagen Beispiel Trigeneration Schlussfolgerungen

5 Was ist Trigeneration? Zielsetzung ist maximale Nutzung der Ressourcen sowohl ökologisch wie ökonomisch Biomasse Stoffum- wandlung (Vergasung) Energie- umwandlung Strom Wärme Alternative Energieumwandlung SNG Erhöhung der Ausnutzung Ökonomische Optimierung (höhere Betriebszeit)

6 Inhalt Einführung Was ist Trigeneration Nutzung von fester Biomasse Technische Konzepte Stand der Technik Wirkungsgrade / Kosten Beispiele von Vergasungsanlagen Beispiel Trigeneration Schlussfolgerungen

7 Nutzung von fester Biomasse (Holz) Technische Konzepte für WKK Klassisch Umgesetzt In Entwicklung In Entwicklung Verbrennung Vergasung Vergasung Pyrolyse Dampf Synthese gas Synthesegas Öl (Koks) Dampfturbine Motor GuD Kraftwerk Motor / GuD Strom Wärme Strom Wärme Strom (Wärme) Strom Wärme η ges - η ges + η ges ++ η ges

8 Nutzung von fester Biomasse (Holz) Technische Konzepte für WKK In Entwicklung In Entwicklung In Entwicklung Verbrennung Rauchgas Verbrennung Rauchgas Vergasung Synthesegas Stirlingmotor Heissgasturbine Brennstoffzelle Strom Wärme Strom Wärme Strom Wärme η ges +++ η ges ++ η ges

9 Nutzung von fester Biomasse (Holz) Stand der Technik / Wirkungsgrade /Kosten Höchster Stand der Technik: Klassische Dampfturbine Akzeptabler Stand der Technik: Vergasung mit Gasmotor Spezifische Investitionskosten Vergleich Dampfturbine - Vergasung - Vergärung Strom + Wärme Wirkungsgrad Relative spezifische Kosten (%) Plant Size (MW) Vergasung Dampfturbine Vergärung Wärmeertrag Stromertrag Dampfturbinenwerk Vergasungsanlage

10 Inhalt Einführung Was ist Trigeneration Nutzung von fester Biomasse Technische Konzepte Stand der Technik Wirkungsgrade / Kosten Beispiele von Vergasungsanlagen Beispiel Trigeneration Schlussfolgerungen

11 Nidwalden WKK mit hoher Nutzung 6.0 Wärmeleistun ng [MW] Schnitzelheizung Holzverstromung Betrieb Winter Sommer Stunden pro Jahr h/a

12 Nidwalden WKK mit hoher Nutzung

13 Güssing WKK seit 2002 im Betrieb Pilotanlage für Trigeneration Methanierung

14 Inhalt Einführung Was ist Trigeneration Nutzung von fester Biomasse Technische Konzepte Stand der Technik Wirkungsgrade / Kosten Beispiele von Vergasungsanlagen Beispiel Trigeneration Schlussfolgerungen

15 Energiehub Baden Voraussetzungen Kombinierte Heizzentrale für Kantonsspital und Fernwärme Dättwil Heute beheizt mit Erdgas, Back Up durch Heizöl EL Grösserer Spitalumbau geplant mit deutlicher Energieeinsparung Hoher Strombedarf, hoher Wärmebedarf im Winter, sehr tiefer bedarf im Sommer

16 Energiehub Baden

17 Nutzbare Energie mit verschiedenen Konzepten Nutzbare Energie (direkt) 100% 90% 80% 70% 60% Nutzbare Wärme 50% Stromproduktion 40% 30% Gasproduktion 20% 10% 0% G SN G öt or eb g e En ub h ie rg KW K ut 'g ' KW K 'm e itt l' r zk l o H a 17 er w ft k ir D g zn i e th k e

18 Nutzbare Energie mit verschiedenen Konzepten Nutzbare Wärme mit Wärmepumpen 200.0% 180.0% 160.0% 140.0% 120.0% 100.0% 80.0% 60.0% 40.0% 20.0% 0.0% SNG Göteborg Energiehub KWK 'gut' 18 KWK 'mittel' Holzkraftwerk Direktheizng

19 Inhalt Einführung Was ist Trigeneration Nutzung von fester Biomasse Technische Konzepte Stand der Technik Wirkungsgrade / Kosten Beispiele von Vergasungsanlagen Beispiel Trigeneration Schlussfolgerungen

20 Schlussfolgerungen Die Anwendung von fester Biomasse (Holz) für die WKK verlangt eine stoffliche Umwandlung vor der mechanischen Stufe Es gibt viele Ideen zur KWK, Stand der Technik aber sind nur Dampfturbine und Vergasung Im Kleinbereich ist die Vergasung mit Motor billiger und hat höheren Wirkungsgrad Trigeneration kann den Gesamtwirkungsgrad verbessern (Sommer!) Mit Wärmepumpeneinsatz verbessern KWK Konzepte oder Trigeneration Konzepte den Gesamtwirkungsgrad erheblich

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