Intelligente Verschaltung

Technik

Wärmepumpe - . Nicht höchste Wirkungsgrade der Einzelkomponenten, sondern deren Zusammenspiel untereinander macht eine Heizanlage mit Blockheizkraftwerk, Wärmepumpe und Pufferspeicher besonders effektiv. Realisiert hat sie EnBW Energie Solutions.

26. September 2011

Das Rad muss nicht neu erfunden werden. Die geschickte Kombination vieler Räder ist meist gewinnbringender. Mit diesem Denkansatz im Hinterkopf ging die EnBW Energy Solutions GmbH an die Umsetzung eines neuen Heizsystems in einem Verwaltungsgebäude heran. Kernbestandteile des Pilotprojekts sind drei Komponenten: Ein Blockheizkraftwerk (BHKW), eine Wärmepumpe und ein groß dimensionierter Pufferspeicher. Ein BHKW ist eine stationäre Motor-Generator-Kombination, die Wärme und elektrischen Strom produziert (Kraft-Wärme-Kopplung). BHKW werden mit Erdgas, Heizöl, oder mit alternativen Biobrennstoffen betrieben. Wärmepumpen heben Wärme auf ein höheres, nutzbares Temperaturniveau. Wärmequellen kann auch Prozessabwärme sein. 2,7Mio. € investierte EnBW Energy Solutions in die Installation der Neuanlage. Was diese besonders effizient macht, sind aber weniger höchste Wirkungsgrade der Einzelkomponenten, sondern vielmehr deren Zusammenspiel untereinander.

So betont Wolfgang Frenzel, Projektleiter bei der EnBW Energy Solutions: „Nutzungsgrade über 100 Prozent sind kein ingenieurstechnischer Rechentrick oder etwa die Vorspiegelung falscher Tatsachen. Der Schlüssel ist die intelligente Verschaltung der einzelnen Anlagen“. Eine optimierte Ressourcennutzung konnte so realisiert werden. Das innovative Kernstück des Konzepts ist die zusätzliche Nutzung bisher vernachlässigter Abwärmequellen. Als solche dienen die Abgase des BHKWs: Ihnen wird Wärme entzogen, indem man den Brennwerteffekt ausnutzt. Dabei wird die Temperatur der Abgase durch zwei zusätzliche Wärmetauscher auf 25°C abgekühlt, was einen sprunghaften Anstieg der Nutzenergieausbeute um zusätzliche 10 Prozent bewirkt. Eine weitere Abwärmequelle wurde im Bereich der Gemischaufbereitung des BHKW-Motors erschlossen. Wärme, die bei der Abkühlung dem Verbrennungsgemisch entzogen wird, wird an die neu installierte Wärmepumpe weiter geleitet und damit für die Energieversorgung des Verwaltungsgebäudes verwendet. Berücksichtigung fand auch die Strahlungswärme des Blockheizkraftwerks:

Statt sie wie bisher an die Außenluft abzugeben, wird auch sie durch die Weiterleitung an die Wärmepumpe nutzbar gemacht. Die Verschaltung der Komponenten mit einem groß dimensionierten Pufferspeicher ist nach der konsequenten Nutzung aller wirtschaftlich anzuzapfenden Abwärmequellen die zweite Idee, durch die sich das Konzept von konventionellen Ansätzen abhebt. Dadurch wird es zum einen möglich, das Blockheizkraftwerk unabhängig vom Wärmebedarf in den beheizten Gebäuden zu betreiben und zum anderen ist so eine längere Laufzeit des Blockheizkraftwerks möglich. Sechs bis acht Stunden kann es zur Stromerzeugung betrieben werden. Im Gegensatz dazu waren bisher nur ein bis zwei Stunden möglich. Dies ist vor allem betriebswirtschaftlich raffiniert, da somit schnell auf den Strommarkt reagiert werden kann. Der Strom, der bei dem Blockheizkraftwerk als Nebenprodukt anfällt, wird im Verwaltungsgebäude zu Teilen vor Ort genutzt, aber auch in das öffentliche Netz zurück gespeist. Die erweiterte Möglichkeit der Wärmespeicherung erlaubt es nun, das Blockheizkraftwerk genau dann anzuwählen, wenn der erzeugte Strom zu optimalen Konditionen vermarktet werden kann.

Als nachhaltige Contracting-Lösung hat das Konzept noch weitere Vorteile zu bieten. Bei der Umsetzung des Konzepts entschied sich der Kunde für eine Contracting-Lösung mit der EnBW Energy Solutions als Partner. Während der auf 15 Jahre festgelegten Zusammenarbeit übernimmt diese die Verantwortung für das gesamte Modernisierungspaket: Neben Planung, Bau und Finanzierung kümmert sie sich um den Betrieb der Anlage. Dazu setzt sie das eigens entwickelte Prozessleitsystem ICM (Integriertes Contracting Managementsystem) ein. Diese internetbasierte Plattform ist für alle am Betriebsführungsprozess beteiligten zugänglich und kann standortunabhängig gesteuert werden. Eine zentrale Warte in Stuttgart-Feuerbach sorgt zudem das ganze Jahr, 24 Stunden täglich dafür, dass die Anlage einwandfrei läuft. Reiner Seitz, verantwortlich bei der EnBW Energy Solutions für den Betrieb der Anlage, betont: „Der Einsatz des ICM gewährleistet eine dauerhaft sichere und flexible Betriebsführung“. Der höhere Nutzungsgrad ergibt einen umweltfreundlichen Mehrwert: Die neue Anlage führt gegenüber der ersetzten Elektroden-Kesselanlage zu einer Absenkung des Primärenergiebedarfs um über 60% und reduziert darüber hinaus die CO2-Emissionen um 10.000 t/a. Damit setzt das Projekt beispielhaft den Zielgedanken des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes um, nach dem eine Effizienzsteigerung gleichermaßen zu betriebswirtschaftlichen wie ökologischen Erfolgen führt.

Dr. Sandra Walter

Energy Solutions

Dienstleister mit Bioenergie-Know-how

Die EnBW Energy Solutions GmbH ist eines von 31 Tochterunternehmen der EnBW Baden-Württmberg AG. Zusammen mit sieben weiteren Töchtern des großen Energieversorgers bildet sie den Bereich der Energie- und Umwelddienstleistungen. Im Konzern verantwortet die EnBW Energy Solutions das wachsende Marktsegment „Energienahe Dienstleistungen/Contracting“. Sie bietet ihren Kunden aus den Bereichen Industrie, Gewerbe, Kommunen sowie Wohnungswirtschaft individuelle Lösungen für komplexe Energiefragen. Eine wichtige Rolle im Angebot spielen innovative und effiziente Bioenergielösungen, die auf einer dezentralen Energieversorgung basieren. Bei Biomasseanlagen wird dabei auf nachwachsende Rohstoffe aus der umliegenden Region gesetzt. Bereits seit einigen Jahren betreibt EnBW Energy Solutions bundesweit eine Vielzahl an Biomasse-Heiz(kraft)werken in unterschiedlichen Größenklassen.