Kraft-Wärme-Kopplung Neuartige Kraft-Wärme-Kopplung erzielt Wirkungsgrad von über 90 %

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Das Bremer Unternehmen Saacke beschreitet mit einer Kombination aus Mikro-Gasturbine und Feuerungsanlage neue Wege bei der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Mit Wirkungsgraden von über 90 % soll die Technologie dazu beitragen, Energie emissionsarm zu erzeugen. Ganz im Sinne der Bundesregierung: Denn bis zum Jahr 2020 soll 25 % der deutschen Stromerzeugung aus der Kraft-Wärme-Kopplung stammen.

Firma zum Thema

Saacke hat die Kraft-Wärme-Kopplung mit Wirkungsgraden von über 90 % neu definiert.
Saacke hat die Kraft-Wärme-Kopplung mit Wirkungsgraden von über 90 % neu definiert.
(Bild: Saacke)

Bremen – Seit einigen Jahren stagniert der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anteil bei rund 15 %, obwohl aus Sicht von Saacke dem Einsatz aus technischen Gesichtspunkten nichts im Wege steht. Eine Ursache: Viele mittelständische Betriebe sind nicht genügend über die ökologischen und ökonomischen Vorzüge informiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerken, wird bei der KWK die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme nicht in die Luft geblasen oder in Flüsse geleitet, sondern mittels Wärmeerzeugern für industrielle Prozesse genutzt.

Diese Einsparungen würden die deutsche Wirtschaft laut Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung unabhängiger von Energieimporten machen. Etwa 25 000 Industriekesselanlagen gibt es hierzulande – ein enormes KWK-Potenzial, das eine im Auftrag der Bundesregierung erstellte Studie auf 351 Milliarden kWh taxiert. Das entspricht knapp 60 % der gesamten heutigen Stromerzeugung. Gleichzeitig könnten 328 Milliarden kWh Nutzwärme produziert werden – ein Drittel des heutigen Bedarfs.

Bildergalerie

Kombination aus zwei Komponenten

Saacke hat dieses Potenzial erkannt und erweitert seine Erfahrungen bei Brennern für Gasturbinenabgase auf den Leistungsbereich der Mikro-KWK. Die Anlage besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Einer Brennerbaureihe vom Typ DD(Z)G-GTM mit maximalen Feuerungsleistungen von 1,5 bis 20 MW wird ein Mikro-Gasturbinensystem der Firma Capstone vorgeschaltet, die parallel zur Stromerzeugung thermische Energie erzeugt. Diese wird in der nachgeschalteten Feuerungsanlage vollständig und primärenergiemindernd umgesetzt. Der Brenner ist einsetzbar an Wärmeerzeugern wie etwa Dampf- und Heißwasserkesseln sowie Brennkammern und Thermalölerhitzern.

„Durch diese Kombination erfolgt eine direkte Nutzung der Turbinenabgase“, erklärt Jost Sternberg, technischer Geschäftsführer bei Saacke. „Im Ergebnis wird so ein sehr hoher Wirkungsgrad von über 90 % erreicht, während herkömmliche Kraftwerke durchschnittlich lediglich 38 % erzielen.“ Mittels Efficiency Monitor ermittelt das Unternehmen die optimale Anlagenlast für seine Kunden. Bei dieser individuellen Ist-Analyse spielt das Zusammenspiel von Faktoren wie der Strom- und Wärmebedarf, das Verhältnis von Einspeisung zu Eigennutzen oder die Kosten für eine Kilowattstunde Strom und Gas eine entscheidende Rolle.

Gesetzliche Förderung der Anlage

Was viele Unternehmen nicht wissen: Der Einsatz von KWK wird bundesweit gefördert. Derzeit werden bis zu 5,41 Cent/kWh des erzeugten Stroms vergütet – ganz unabhängig davon, ob er ins Netz eingespeist oder selbst genutzt wird. Jens von der Brüggen, Leiter der Fachgruppe KWK bei Saacke, veranschaulicht: „Dank der gesetzlichen Förderung amortisiert sich die Anlage bereits nach zwei bis drei Jahren. Selbst ohne Förderung wäre dies nach spätestens vier Jahren der Fall.“

Die kompakte Einheit zeichnet sich zudem durch ihre Flexibilität aus: Die Gasturbinen sind kaskadierbar. Bis zu fünf Exemplare lassen sich parallel nutzen. Fällt eine Turbine aus, arbeiten die anderen weiter – auch bei einem Netzausfall, sofern das System als unterbrechungsfreie Versorgung ausgelegt ist. An der Turbine eignen sich alle Standardbrennstoffe für den Betrieb. Zusätzlich können am die Brenner auch Sonderbrennstoffe wie Biogas genutzt werden. Darüber hinaus sorgen Einbau und Inbetriebnahme für geringstmögliche Stillstandzeiten. „Die Implementierung der Mikro-KWK dauert im Regelfall nur drei Wochen und lässt sich somit leicht in typische Revisionszeiten wie Sommer- oder Winterferien legen.

Mit optimaler Last läuft die besonders wartungsarme Anlage dann bis zu 40 000 Betriebsstunden, bevor eine innere Revision der Turbine empfohlen wird“, erläutert von der Brüggen. Neben diesen Vorteilen für die Industrie, profitiert ganz nebenbei auch die Umwelt. Denn die geringe Emissionsfracht in dem 18-prozentigen Sauerstoff-Anteil im Abgasstrom der Turbine unterschreitet mit 18 mg/Nm3 Stickoxid (NOx) und weniger als 50 mg/Nm3 Kohlenstoffmonoxid (CO) die gesetzlichen Vorgaben deutlich.

(ID:39374250)