3. BHKW-System – die wirtschaftliche Wahl der Anforderungen

Die wirtschaftlichste Systemkombination bei Einsatz der BHKWs – Module ( Einheit von Motor und Generator ) erfolgt in Kombination mit einer zusätzlichen Feuerungsanlage, um preisgünstig die Spitzenleistung für Wärme liefern zu können.

Das Ziel der Betriebsführung ist, ein kontinuierlicher Betrieb bei gleichbleibender Grundlast für eine hohe Nutzungsdauer der BHKWs.

4. Eine überzeugende BHKW – Umwelttechnik

Der ausschlaggebende Grund für die KWK-Förderung!

Der BHKW – Betrieb nutzt für die Produktion von Strom & Wärme  bis über 90 %  der eingesetzte  Brennstoff – Energie.Gegenüber der getrennten Erzeugung von Strom im  Kraftwerk und Wärme im Kessel beträgt die Einsparung  durch das KWK – Prinzip  37 % der  Primärenergie. Beim dezentralen Einsatz des  MHKW wird Strom & Wärme unmittelbar am Ort  des  Verbrauchers genutzt.
Daher sind weitere  Energieverluste über das Verteilersystem vermeidbar.

Brennstoffe aus „ Holzgas“ ist ein Beitrag zur Reduktion des Treibhauseffektes CO2:

zB) Die Einsparung von Primärenergie und CO2 – Emissionen im REDOX – HGKW bei einer Leistung von 240 KW el und 450 KW th und 7.000 Vollbetrieb – Stunden bringt eine Einsparung:
> von ca. 6.490 MWh/Jahr  oder
649.000 Liter Heizöl / Jahr 
> 1.434 Tonnen / CO2 
im Vergleich mit dem Referenzsystem nach GEMIS 4 

Die  Methoden der Abgasreinigung – je nach Erfordernis gemäß TA – Luft oder ½ TA – Luft
 Ottomotor – Methoden zur Reduktion von NO_x – Emissionen sind:
>  Magerbetrieb und Oxidations- Katalysator
>  Lambda – Regelung  mit   3 – Wegekatalysator
>   SCR – Katalysator
Dieselmotor  – mit zusätzlichem Einsatz von Russfiltern

Mit Hilfe  der ausgereiften  Katalysator- und Motortechnik  werden hierbei weniger Schadstoffe ( NO_x, CO, CH, SO₂ und Staub ) und vor allem weniger CO₂ gegen dem  Treibhauseffekt  emittiert.Der Emissionsvergleich der NO_x – Bilanz zeigt, daß beim BHKW – Betrieb gegenüber einer getrennten Erzeugung von Strom im Kraftwerk und Wärme aus einer Kesselanlage die NO_x – Emissionen  um 26 %  niedriger sind.

Die in der KWK = BHKW – Anlage anfallende Abwärme wird für die öffentliche Fernwärmeversorgung genutzt. Daher wird die elektrische Energie aus KWK-Anlagen unter folgender Voraussetzung gefördert.

Die Einsparung des Primärenergieträgereinsatzes und der CO₂ – Emissionen im Vergleich getrennter Strom- und Wärmeerzeugung wird erzielt.

5. Wann ist der Einsatz eines BHKWs sinnvoll?

Der Einsatz des BHKWs ist grundsätzlich dann sinnvoll, wenn vor Ort Wärme und Strom gleichzeitig benötigt wird. Dies verlangt eine exakte Planung, die alle Faktoren berücksichtigt.

Da die Investitionen für die BHKWs deutlich höher sind als für eine Kesselanlage, sollen für die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage möglichst hohe Benutzungsstunden ( hohe Grundlast ) erreicht werden. Bei einer kontinuierlichen Betriebszeit von  3.000 Stunden kann bereits ein wirtschaftlicher Einsatz  des BHKWs möglich sein.

Das Diagramm –  die Jahresdauerlinie  zeigt den Jahreswärmebedarf einer Wohnsiedlung. 3 Stk. MHKW – Module können rd. 80 % der
Jahreswärmearbeit liefern und damit ca. 30 % von der Gesamtleistung abdecken.Die verbleibende Wärmearbeit von ca. 20 % wird vom preisgünstigeren Heizkessel geliefert, der etwa 70 % von der  Gesamtleistung abdeckt.Der Einsatz von mehreren BHKWs bringt gleichzeitig eine höhere Verfügbarkeit der Leistungen.

Dokumentation der Bilder von ASUE (Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V.)

6. Betriebswirtschaftliche Lösungen mit dem BHKW – Betrieb bei überdimensionierter Kesselleistung und Teillastbetrieb zB) Fernwärme, Prozesswärme, etc.

1. Die Erzeugung von Warmwasser und die Deckung Fernwärmenetzverluste im Sommer mit überdimensionierten Biomassekesseln verursachen zumeist im Teillast- und im Taktbetrieb einen unvergleichlich erhöhten Emissionsausstoß.
Diese Betriebsweise im  gedrosselten Zustand bedingt durch die geringe Leistungsabnahme belastet durch die unvollständige Verbrennung (Schwellbrand) die Umwelt.

2. Der Kompromiss führt aus Investitionsgründen mit einem überdimensionierten Biomasse-Feuerungsanlage – auch im Sommer mit der Fernwärme die Warmwasserbereitung anzubieten vielfach wegen
–    des schlechten Nutzungsgrades des Biomassekessels,
–    des spezifisch höheren Stromverbrauches und
–    der hohen Fernwärmenetzverluste
–    des höheren Serviceaufwandes und
–    kürzeren Lebensdauer des Biomassekessels
zu einem  unwirtschaftlichen Betrieb durch Mehrkosten.

3. Die Abschaltung des Fernwärmebetriebes im Sommer führt wiederum zu enormen Druckbelastungen der eingespannten Fernwärmerohre im Erdreich, wodurch – gerade nicht fachgerecht verlegte Fernwärmenetze – diese Spannungsbelastungen nicht standhalten können.

Die Folgen sind Fernwärmenetzzusammenbrüche mit riesigen Sanierungskosten – wie dies die  Beispiele aus der Praxis „die frühzeitige Aktivierung der Netz – Leckanzeige„ zeigen. – siehe Berichte der „Fernwärmetechnik Wundara „ – Siehe www.wundara.at

4. Mit der Entscheidung den Fernwärme – Sommerbetrieb einzustellen, verlieren die Fernwärmebetreiber ein wichtiges Kundenpotential, die gerade  im Winterbetrieb bedeutende Wärmeverbraucher sind.

Die Lösung dieses Problems ist der Einsatz von BHKWs

Mit der richtigen Leistungsauswahl des BHKWs fällt bei der Erzeugung von Strom zusätzlich Abwärme = Wärme „ vom BHKW (Motorwärme, Abgase) an, die als  Fernwärme oder als Prozesswärme genutzt werden kann. Je nach Auslegung der Wärmeleistung des BHKWs kann hiermit  die Sommerheizlast der überdimensionierten Biomassekessel wirtschaftlicher geführt werden.

1. Mit den Einsatz von BHKWs wird ein besonders hoher Brennstoff – Nutzungsgrad erreicht und somit die Emissionssituation wesentlich verbessert.
2. Durch die Nutzung der im BHKW-Betrieb anfallenden Abwärme für die Fernwärme oder Prozesswärme ist mit geringeren Betriebskosten zu rechnen.
3. Bei Erzeugung von Ökostrom aus dem BHKW ergeben sich nach dem Ökostrom – Einspeisegesetz zusätzlich höhere Erträge, die die Wirtschaftlichkeit des gesamten Energieversorgungssystem verbessern bzw. zusätzliche Gewinne bringen.
4. Dies vor allem, weil mit der Wärmeleistung des BHKW die Grundlast im Sommer und Winter abgedeckt wird und gleichzeitig gewinnbringend Ökostrom produziert wird.
5. Die Wertigkeit des Einsatzes der erneuerbaren Energie (Holzgas, Pflanzenöl, etc.) ist  vor allem im Winter gegeben, wo gerade in einer Zeit bei Volllast maximale  Stromleistung erbracht wird, in der die Wasserkraft am geringsten ist und kalorische Kraftwerke in Betrieb gehen.
6. Durch die Substitution von Heizöl bzw. effizientere Nutzung der Biomasse und durch die Reduktion der kalorischen Kraftwerkseinheiten ergeben sich durch die Brennstoffe aus erneuerbarer Energie (Biogas, Holzgas, Deponiegas, Biodiesel, Pflanzenöl) im BHKW – Betrieb wesentliche  Emissionseinsparungen.
7. Die BHKW-Technologie – die technische Lösung mit ökologischer wirtschaftlicher Zukunft

Die Vorteile liegen auf der Hand > hoher erreichbarer elektrischer Wirkungsgrad bis zu 40 %
>   geringere spezifische Investitionskosten
>   geringe Wartungs- und Instandkosten

Der Nachteil beim BHKW ist, daß der Verbrennungsmotor einen spezifischen Kraftstoff mit hohem Energieinhalt verlangt, der in reinem gasförmigem oder flüssigem Zustand relativ teuer in der Herstellung ist.

Ein Vergleich der elektrischer Wirkungsgrade von KWK – Energiesysteme

Dampf  – Gegendruckturbine
Nachteil: Kesselwärter,  Wasseraufbereitung   sind erforderlich, spez. Investition in kleineren Leistungsbereich relativ hoch
Vorteil: Verbrennung preisgünstiger Energieträgerzur Dampferzeugung als AntriebsmediumDampf-KolbenmotorDampf – Schraubenmotor 10 –  15 %ORC-Prozess 10 – 20 %Vorteil: kein Kesselwärter, keine Wasseraufbereitung, geringe Wartung u. Instandhaltungskosten, Einsatz preisgünstiger Brennstoffe
Nachteil: spez. hohe Investition kleinerer LeistungenBHKW mit Diesel- und Gasmotoren28 – 40 %Vorteil: Strom & Wärme vor Ort, hoher Nutzungsgrad, geringe Emission und Wartungsaufwand
Nachteil: Gleichzeitige Abnahme von Strom & Wärme, exakte Planung erforderlichDie Erzeugung von Ökostrom & Biowärme mit BHKW – ist  auf Grund des hohen elektrischen Wirkungsgrades und des Brennstoff – Gesamtnutzungsgrades eine gewinnbringende  Notwendigkeit.