Großwärmespeicher an konstant betriebenen BHKW's

Im Zuge des Energiewendefortschritts werden immer häufiger Blockheizkraftwerke (BHKW's) zur Verstromung von Gas eingesetzt. Der vor allem im Bereich der Biogasanlagenbranche bis vor kurzer Zeit noch weniger interessante Abfallstoff "die Wärme" wird dabei häufig noch unzureichend genutzt. Jedoch findet mittlerweile ein Umdenken in den Köpfen statt, weshalb immer häufiger Nahwärmenetze zur Verteilung der Wärme aufgebaut und aus Dörfern "Bioenergiedörfer" werden.

Der Anteil der Wärmenutzung ist bei den entstandenen Systemen jedoch sehr unterschiedlich. Bei der folgenden Beschreibung konzentrieren wir uns auf Systeme an Biogasanlagen mit Wärmeversorgungsgarantie, bei denen beim Verbraucher alte Heizungen durch Wärmeübergabestationen ersetzt werden.

Jährlich konstant betriebene BHKW's mit 100 m³ Pufferspeicher

Beim einfachsten und günstigsten System wird ein, tägliche Schwankungen ausgleichender, Pufferspeicher mit 20-100 m³ Volumen und ein Ausfallkessel zugerüstet. Dadurch kann eine kleine Anzahl von Ein- und Mehrfamilienhäusern mit Wärme versorgt werden. Der Wärmenutzungsgrad liegt häufig bei 20-30 %.

Steigerung der Wärmenutzung

In anderen Systemen wird ein Spitzenlastkessel auf Holzbasis, ein Pufferspeicher und eine Ausfallsicherung installiert. Der Wärmenutzungsgrad liegt häufig bei 40-60 %. Die Investionskosten für das Hackschnitzelheizhaus und die laufenden Kosten durch Personal- und Holzanschaffungskosten sind sehr hoch.

Jährlich konstant betriebene BHKW's mit Großwärmespeicher

Das von der Firma Cupasol entwickelte Konzept mit einem Großwärmespeicher (GWS) an einer BGA weist zwar ebenfalls hohe Investitionkosten, jedoch durch hohe Automatisierung und keine Personalkosten sehr geringe betriebs- und durch die alleinige Nutzung der Abwärme keine verbrauchsgebundenen Kosten auf. Der Abwärmenutzungsgrad liegt im Bereich von 60-70 %.

 

Wirkweise

Die Hauptwirkweise der GWS ist eine Verschiebung großer Wärmemengen von Zeiten geringer Nachfrage zu Zeiten hoher Nachfrage. Der GWS übernimmt also eine Art Spitzenlast-Versorgung. Zusätzlich bietet er eine Ausfallsicherung und kann tägliche Schwankungen ausgleichen.

Zeiträume

Die Haupteffekte des GWS liegen in einer Speicherung der Wärme des Herbstes und einer Verschiebung großer Wärmemengen über Wochen zwischen Warm- und Kaltphasen im Winter. Ein typisches Beispiel hierfür sind die verschneiten Tage vor Weihnachten und die milden, häufig schneefreien Weihnachtsfeiertage. Diese Schwankungen sind auch in der Abbildung der Wärmenachfrage der Verbraucher sichtbar. In der Kaltphase sinkt die Temperatur im GWS und in der Warmphase steigt die Temperatur wieder an.

Eine Verschiebung großer Wärmemengen vom Sommer zum Winter ist an einer BGA nicht wirtschaftlich. Die Wärmeüberschüsse im Juli und August können nur in geringem Maße über ein Nahwärmenetz genutzt werden.

Wärmegeführt betriebene BHKW's mit Großwärmespeicher

Der wirtschaftlichste Weg den Wärme- nutzungsgrad weiter zu erhöhen ist eine wärmegeführte Gasproduktion in der BGA. Bei ausreichender Fermenterkapazität kann dies durch eine Verringerung der "Fütterung" im Sommer und eine Erhöhung der "Fütterung" im Winter erreicht werden.

Dabei produzieren die BHKW's im monatsmittel die vom Nahwärmenetz nachgefragte Wärmemenge. Da die Gasproduktion mit üblichen Einsatzstoffen nur langsam gesteigert oder verringert werden kann, wird ein Großwärmespeicher eingesetzt, welcher wetterbedingte, mehrwöchige Nachfrageschwankungen ausgleicht. Der Abwärmenutzungsgrad liegt im Bereich von 90-95 %.

 

 

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