Was sich mit gezielten Maßnahmen bei Gasmotoren-BHKW erreichen lässt, zeigt sich bei Brennstoffzellen-KWK-Geräten.

Bild: ThomasSchreyer, Buderus; iStock, akinbostanci
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Effizienztechnologie für die Energiewende Kraft-Wärme-Kopplung in der Praxis

30.08.2019

Die Potenziale effizienter Gasmotoren-BHKW sind groß, wie diverse Anwendungen zeigen. Allerdings verhindert unter anderem eine unübersichtliche und komplizierte Förderpolitik viele Projekte. Was sich mit gezielten Maßnahmen erreichen lässt, zeigt sich bei Brennstoffzellen-KWK-Geräten.

Der Übertragungsnetzbetreiber Tennet setzt an seinem Hauptsitz in Bayreuth, an dem rund 1.100 Mitarbeiter arbeiten, auf eine energetisch nachhaltige Bauweise. So entsprechen die beiden Neubauten dem Standard Energieeffizienzhaus 55 – und beim Heizen kommt neben zwei Gas-Brennwert-Heizkesseln auch ein Blockheizkraftwerk (BHKW) zum Einsatz. Das Loganova EN140 von Buderus bildet dabei den Mittelpunkt des Heizsystems. Den vom BHKW erzeugten Strom nutzt Tennet entsprechend des aktuellen Bedarfs entweder selbst in den eigenen Gebäuden oder speist ihn ins Stromnetz ein. Die beim KWK-Prozess entstehende Abwärme überträgt das BHKW über einen Glattrohrwärmetauscher an das angeschlossene Heizsystem. Von dort aus wird diese per Fußbodenheizung, Heizflächen und Warmluft im gesamten Verwaltungskomplex verteilt. Im Sommer wandelt dagegen eine Absorptionskältemaschine die vorhandene Wärme um und nutzt diese zum Kühlen der Gebäude. Zusätzlich sind die Gebäude mit einer Betonkernaktivierung ausgestattet, mit der sich Decken und Wände je nach Bedarf beheizen oder kühlen lassen. Dafür sind Rohrsysteme in die Betonbauteile der Gebäude integriert, in denen Wasser zirkuliert, das Wärme aus der Decke aufnimmt (Kühleffekt) oder abgibt (Heizeffekt).

BHKW-Gesamtwirkungsgrad von 93 Prozent

Das besonders für große Objekte mit einem dauerhaft hohen Strom- und Wärmebedarf geeignete Loganova EN140 kommt auf einen Gesamtwirkungsgrad von über 93 Prozent. Die Anlage mit einer elektrischen Leistung von 140 kW und einer thermischen von 212 kW ist mit einem Touchscreen ausgestattet, über den man alle wichtigen Parameter jederzeit im Blick hat. Das Heizsystem ist bei Tennet in einem separaten Gebäude untergebracht. Von der Heizzentrale aus versorgt es die beiden neuen Gebäude auf dem Campus sowie die Bestandsbauten über Nahwärmeleitungen mit Wärme und Strom. Sollte der Campus erweitert werden, ist die Nahwärmeversorgung in den aktuellen Plänen bereits berücksichtigt.

Energiekosten gesenkt

Gleich zwei BHKW sind bei Kunststofftechnik Bernt (KTB) in Kaufbeuren im Einsatz. Das Unternehmen im bayerischen Ostallgäu fertigt mit rund 300 Mitarbeitern Spritzgussteile aus Kunststoff und veredelt auf Wunsch deren Oberfläche in den firmeneigenen Galvanikanlagen mit verschiedenen Metallschichten für Innen- und Außenanwendungen. Zur deutlichen Senkung der Energiekosten, ließ KTB die Heiztechnik ausbauen und auf den neuesten Stand bringen. Jetzt bildet ein Buderus Heizsystem mit zwei BHKW die Basis für einen zuverlässigen Herstellungs- und Veredelungsablauf der Kunststoffteile.Ein Ziel der Heizungsmodernisierung war es, den bestehenden Niedertemperatur-Gasheizkessel mit einer Leistung von rund 1,2 MW zu entlasten. Dieser hatte ursprünglich die gesamte Produktion sowie den Bürobereich über eine hydraulische Weiche und einen Heizungsverteiler mit Wärme für Warmwasser und Heizung versorgt. Strom wurde komplett vom Energieversorger bezogen, entsprechend hoch fiel die jährliche Energiekostenabrechnung aus. Mittels moderner KWK erzeugen die Ostallgäuer zugleich Strom und Wärme. Für die erdgasbetriebene Doppel-BHKW-Anlage mit zwei Loganova EN140 wurden zusätzliche Komponenten installiert, etwa für eine höhere Vor- und Rücklauftemperatur von 93/80 Grad Celsius. Diese hohen Temperaturen sind für den Galvanisierungsprozess zwingend erforderlich.

Einsparung von 
40 Prozent Primärenergie

Im Vergleich zu einer getrennten Energieerzeugung in Kraftwerk und Heizkessel sparen BHKW laut Buderus bei gleicher Leistung nahezu 40 Prozent der erforderlichen Primärenergie. Da es sich bei BHKW-Lösungen in der Regel um eine Systemergänzung handelt, häufig zu einem klassischen Heizkessel, ist laut Buderus kein Trend hin zu BHKW anstelle von Brennwertkesseln feststellbar. Wirtschaftlichkeits- und Return on Invest (ROI)-Angaben hängen dabei grundsätzlich vom Einzelfall ab, beispielsweise von der Leistungsgröße oder den bauseitigen Rahmenbedingungen. Buderus nennt potenziell übliche Amortisationszeiten im Bereich von 2 bis 7 Jahren.Trotz hoher Förderung bei Brennstoffzellen seien bei Gasmotoren, aufgrund geringerer spezifischer Investitionskosten und durch größere Leistungsbereiche, kürzere Amortisationszeiten erreichbar. Dennoch sorgen nach der Marktbeobachtung von Buderus die zur Verfügung stehenden Fördermittel im elektrischen Leistungsbereich bis 2 kW für ein „sehr starkes Wachstum an Brennstoffzelle-KWK-Geräten“. Der Erwerb und Einbau einer Brennstoffzelle wird in einem Förderprogramm der KfW mit bis zu 40 Prozent der Investitionskosten bezuschusst. Wichtig für die Wirtschaftlichkeit ist dabei auch die EEG-Umlage-Befreiung von denjenigen Erzeugungsanlagen, die bis zu 10.000 kWh Strom pro Jahr produzieren. Ebenso hilfreich sind EU-weite Brennstoffzellen-Förderprogramme, wie die PACE-Förderung für das insgesamt 34 Millionen Euro an Fördergeldern bereitgestellt werden. So sollen bis Februar 2021 über 2.650 Mikro-KWK-Geräte bei echten Kunden ins Feld gebracht werden.

Marktsituation stagniert

Die Marktsituation bei Gasmotoren-BHKW stagniert dagegen. Laut Buderus hängen Wachstum und Veränderung dabei sehr stark von den politischen und umweltrechtlichen Rahmenbedingungen ab, die „Wirtschaftlichkeit und Mindset der Verbraucher beeinflussen“. Beim Heiztechnikanbieter ist man sich sicher, dass „KWK eine wichtige Zukunftstechnologie mit Wachstumspotenzial ist, sofern die politischen und gesetzlichen Rahmenbedingungen so gestaltet sind, dass sich für einen Investor eine Wirtschaftlichkeit ergibt.“ Eine wichtige Stellschraube ist hier die Einführung und Ausgestaltung einer CO2-Bepreisung. Da es sich bei BHKW um eine der effizientesten Umwandlungstechnologien handelt, prognostiziert Buderus, eine steigende Nachfrage nach BHKW-Anlagen, sofern die CO2-Preise ebenfalls steigen sollten. Ähnliches gilt für Power to Gas: „Sobald erneuerbares Gas im Erdgasnetz oder dezentralen Netzen vorhanden sei, setzten sich die effizientesten Technologien wie BHKW mit Gasmotoren oder Brennstoffzellen durch. Zudem rät man dazu, die Förderregelungen einfacher zu gestalten. „Das KWK-Gesetz, das EEG sowie regionale Förderprogramme sind für die Planer, Anlagenbauer und Betreiber zu einem fast undurchdringlichen Dschungel geworden“, so der Anbieter von Heizungstechnik. Eine einfache und sinnvolle Lösung wäre es etwa, im Objektbereich mindestens 50 Prozent der Wärmemenge als KWK-Wärme vorzugeben.

Bildergalerie

  • Das BHKW Loganova EN140 kommt auf einen Gesamtwirkungsgrad von über 93 Prozent bei einer elektrischen Leistung von 140 kW und einer thermischen von 212 kW.

    Bild: ThomasSchreyer, Buderus

  • Am Hauptsitz des Übertragungsnetzbetreibers Tennet in Bayreuth sorgen ein Blockheizkraftwerk (BHKW) neben zwei Gas-Brennwert-Heizkesseln für eine effiziente Wärme- und Stromerzeugung. Bild: Tennet Bayreuth

    Bild: TenneT Bayreuth

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