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Tätigkeitsbereiche

Kraft-Wärme-Kopplung

Verfahren und Funktion
Planung
Projektentwicklung
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Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige Gewinnung von elektrischer Energie (Strom) und Wärmeenergie in einem Kraftwerk. Bei kleineren Anlagen werden diese als Blockheizkraftwerke (BHKW) bezeichnet.

Im Gegensatz zu Großkraftwerken erzeugen dezentrale Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen Strom und Nahwärme am Ort des Verbrauchs. Übertragungsverluste werden zum großen Teil vermieden. Zudem können diese Anlagen für den Bedarfsfall zugeschnitten werden. Bei Verbrennungsmaschinen, die Generatoren zur Stromerzeugung antreiben, entsteht Wärme. Diese wird über Wärmetauscher ausgekoppelt und an den oder die Verbraucher weitergegeben. Zukünftig kann die Abwärme auch über eine Turbine weiter verstromt werden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Abwärme zur Klimatisierung (Kraft-Wärme-Kälte-Anlage) zu nutzen. Insbesondere Produktionsräume und Computerräume erfordern ganzjährig konstante Temperaturen.

Die Entnahme des erzeugten Stroms erfolgt durch anlagennahe Verbraucher oder/und durch Einspeisung in das öffentliche Netz. Durch die hohe Energienutzung können gegenüber herkömmlichen Kraftwerken bis zu 40 % der Primärenergie eingespart werden.

KWK-Anlagen werden strom- oder wärmegeführt ausgelegt. Dies richtet sich nach dem jeweiligen Bedarf der benötigten Energie. So ist entscheidend für die Auslegung einer Anlage, ob die Priorität auf den größtmöglichen Ersatz des bisherigen Wärmebezugs ist (wärmegeführt), oder ob im Vordergrund die Erzeugung und Einspeisung von Strom ist und lediglich die Abwärme genutzt werden soll (stromgeführt).

In der Regel werden Otto-Motor Blockheizkraftwerke eingesetzt. Anwendungsgebiete sind die Klärschlammfaulung, die Deponiegasnutzung, die Holzvergasung, landwirtschaftliche Gülleverwertung sowie die Nutzung von Erdgas für größere Gebäude bzw. Gebäudekomplexe (z.B. Betriebe, Krankenhäuser, Schwimmhallen, Hotels).

In Klär-, Deponie- und Biogas sind jedoch Verunreinigungen vorhanden. Dadurch entstehen hohe Kosten für die Gasreinigung und bei der Nutzung hohe Wartungs- und Betriebskosten am Blockheizkraftwerk. Die Betreiber können davon oft ein Lied singen.
Alternativen bieten Mikrogasturbinen oder der Stirling-Motor mit externen Brennräumen, deren Wartungsaufwand erheblich geringer ist. Mikrogasturbinen und Stirling-Motoren erzeugen in gleicher Weise elektrische und Wärmeenergie. Jedoch nach einem anderen Wirkprinzip.

Als Brennstoffe kommen zum Einsatz

  • Erdgas
  • Flüssiggas
  • Biodiesel
  • Diesel
  • Raps-/Palmöl
  • Holzvergasung

Einsatz von Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Erzeugung von Energie für Industrie, Handwerk und Dienstleistung

Der Einsatz eines BHKW macht überall dort Sinn, wo ein hoher und/oder gleichzeitiger stetiger Bedarf an Prozesswärme, Warmwasser oder Wasserdampf besteht. Spätestens mit der Notwendigkeit einer Erneuerung der bestehenden Heizungsanlage sollte eine Vergleichsrechnung für ein BHKW angestellt werden.
Bei Neuanlagen sollte schon unter der Berücksichtigung einer zukünftig eigenständigen und unabhängigen Stromerzeugung eine BHKW-Lösung mit untersucht werden, um damit auch eine nachhaltige Energieeffizienz zu berücksichtigen.

Bei beiden Varianten besteht neben einer Vergütung nach dem Erneuerbaren Energiegesetz (EEG) die Möglichkeit der Inanspruchnahme von Fördermittel!

Anwendungsbereiche (wärmegeführt)

Hoher Bedarf an Prozesswärme, Warmwasser, Dampf

  • Produktionsbetriebe
  • Brauereien
  • Krankenhäuser
  • Hallenbäder
  • Lackierereien

BHKW zur Behandlung von Reststoffen

Die in organischen Reststoffen aus Industrie, Gewerbe, Landwirtschaft und Kommunen enthaltene chemische Energie wird in Elektroenergie und Wärme umgewandelt. Durch spezielle und auf das Ausgangsprodukt optimierte biologische oder thermochemische Verfahren wird ein energiereiches Gas erzeugt, das weiterverarbeitet wird.

Die Nutzung der Elektroenergie erfolgt durch Einspeisung in das Versorgungsnetz der Stromversorger oder durch Deckung des Eigenbedarfs. Die im technischen Prozess entstehende Wärme kann für die eigene Versorgung, für die öffentlicher Einrichtungen (Schulen, Krankenhäuser, Bäder) oder zur gewerblichen Nutzung (Pflanzenproduktion in Treibhäusern) dienen.

Anwendungsbereiche mit BHKW zur Behandlung von Reststoffen

Die Energieerzeugung und Verringerung des Inputmaterials steht im Vordergrund.

  • Biogasanlagen (organische Reststoffe)
  • Tierzuchtbetriebe (Tiermist, Gülle)
  • Garten- und Landschaftsbaubetriebe (Pflanzenabfälle)
  • Holzverarbeitungsbetriebe (Holzschnitzel)
  • Brauereien (Abwasser, Reststoffe)
  • Keltereien (Trester)
  • Molkereien (Abwasser)
  • Gemüseverarbeitungsbetriebe (Abfälle)
  • Papierfabriken (Abwasser)
  • Kommunen (Organische Haushaltsabfälle, Grünschnitt)
  • Kläranlagen (Klärschlamm)
  • Abfalldeponien (Faulgas)

Unsere Leistungen

  • individuelle Beratung
  • detaillierte Bestandsaufnahme und Bedarfsprognose
  • eigene Vermessung
  • Projektmanagement
  • Anlagenplanung/Anlagenoptimierung
  • Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
  • Lieferung / Montage der Gesamtanlage
  • Unterstützung bei Fördermittelanträgen
  • Erstellung von Genehmigungsplanungen

WUDAG hat im Jahr 2010 erfolgreich einen Stirling-Motor auf Klärgasbasis auf der Kläranlage Niederfrohna in Betrieb genommen. Dies war der erste in seiner Art, Leistung und Medium.

WUDAG ist Ihr Ansprechpartner von Anwendungen in den Bereichen:

  • Klärgas,
  • Biogas,
  • Deponiegas.

Referenzen

Stirling-Motor: 2. Inspektion nach fast 11.000 Betriebsstunden

Nach fast 11.000 Betriebsstunden im Klärgasbetrieb, wurde im April 2017 die zweite planmäßige Wartung des Stirling-BHKWs auf einer kommunalen Kläranlage in Sachsen durchgeführt. Die Inspektion zeigte, dass sich der Stirling-Motor nach wie vor in einem einwandfreien Zustand befindet. …

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Stirling-BHKW seit über 10.000 Stunden im Klärgas-Dauerbetrieb

Ein weiterer Teilabschnitt wurde im Februar 2017 erfolgreich abgeschlossen. Mit über 10.000 Betriebsstunden auf einer kommunalen Kläranlage etabliert sich der Stirling-Motor als wertvoller Grundlastversorger für Strom und Wärme.

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Inbetriebnahme eines Stirling-BHKW auf einer kommunalen Kläranlage

Ein Stirling-BHKW vom Typ CLEANERGY C9G wurde auf einer kommunalen Kläranlage in Sachsen erfolgreich in Betrieb genommen. Der Stirling-Motor soll ganztägig in Betrieb bleiben und so die Grundlast im Bereich Wärme- und Elektroenergie für den Kläranlagenbetrieb unterstützen. Nach infrastrukturellen Vorbereitungen konnte die technische Einbindung in das bestehende System durch klare Schnittstellen problemlos und in kurzer

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Otto-Motor im Container

elektrische Leistung: 80 kWel thermische Leistung: 160 kWtherm Medium: Klärgas Inbetriebnahme: Juni 2008

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