Energiekonzept
In der heutigen Zeit ist ja die Frage zur Energietechnik
mit sehr hoher Priorität zu sehen. Das richtige Energiekonzept für unser
Resort zu finden ist ungeheuer schwierig, weil man es neben vielen
fachlich Qualifizierten auch mit Halbwissenden oder sogar mit Profitjägern
sowie mit Besserwissern zu tun bekommt. Angebote über Angebote. Der
Wald ist fast undurchsichtig. Wir werden aber keinen grundlegenden
Stockfehler begehen, bei dem wir einmal und richtig entscheiden müssen,
welche Grundversorgung die Richtige ist. Gewisse Kriterien sind
auch Ausschlusskriterien und kommen gar nicht in Frage.
Entscheidende Punkte die gleichermaßen für Strom,
Wasser, und Wärme beachtet werden müssen:
Grundversorgung mit dem
richtigen Energieträger
Energiemix
Investition
Betriebskosten
Betreiberfrage ( eigenständig /
constracting mit Energieträgern )
Personalaufwand und Kosten
Betreiberaufwand und Risiken
Kosten-Nutzen
Instandhaltung
Zukunftsfragen und Umstellmöglichkeiten
Rückstellung
Ausweichenergie
Notfalltechnik
Umweltschutz
Marketingnutzung
Die richtigen Antworten
hierfür zu finden, liegt mit hoher Verantwortung nun in unserer Hand.
Hier werden wir um besser mit dieser Thematik umgehen zu können, nach
erster Kontaktaufnahme nach unseren Vorstellungen von der RWTH Aachen
und der TH in Jülich begleitet. Das Thema zu einer Diplomarbeit zu
machen, ist unser Ziel. Aktuell und auf unserer Region bzw.
Resort bezogen wird dies eine gute Hilfestellungen. Ein erstes Grundkonzept (s. folgend) wird hierin einbezogen. Entgültige
Konzeptionen werden im Laufe der technischen Planung festgelegt. Zu 95 %
aber wird im Bungalow-Park ein autarkes System gefahren. Angestrebt ist
jeweils kontrollierte Be-und Entlüftung mit Kreuzwärmetauscher und Luft-Wärmepumperregelung
für die Wohneinheiten. Eine zentralisierte Solaranlage als Solarpyramide
ist ebenfalls wie Wasserwärmepumpen vom See aus thematisiert.
 Seitenanfang
Kraft-Wärme-Kopplung und Blockheizkraftwerke
Wird in einer Anlage sowohl Strom als auch Wärme erzeugt,
so spricht man dabei von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Findet diese Kraft-Wärme-Kopplung
nicht in einem Heizkraftwerk, sondern in einer kleinen kompakten Anlage
statt, nennt man diese Blockheizkraftwerk (BHKW).
Als Beispiel kann man sich den Motor eines Autos
vorstellen: Die chemische Energie, die im Treibstoff gebunden ist, wird
durch Verbrennung in thermische und mechanische Energie umgewandelt. Die
mechanische Energie - die "Kraft des Motors" - bringt das Auto
vorwärts. Die thermische Energie wärmt das Fahrzeuginnere an kühleren
Tagen, der Großteil jedoch verschwindet durch den Auspuff. Entnimmt man
den Motor nun aus dem Auto und schließt ihn an einen Generator an, kann
man mit seiner Kraft Strom erzeugen. Mit Hilfe eines
Wärmetauschers kann die thermische Energie aus Abgas und
Kühlwasser genutzt werden. Damit lässt sich durch Kombination von Wärmetauscher
und Generator nahezu die gesamte chemische Energie des Treibstoffs nutzbar
machen.
|
ONSI
Blockheizkraftwerk von UTC Fuel Cells
|
Kombiniert man nun diesen Motor (natürlich auch jede
andere Art von Motoren) und die benötigten Wärmetauscher, Wechselrichter
usw. in einem Gehäuse erhält man eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, ein
Blockheizkraftwerk. Sinnvoll ist der Einsatz eines BHWK jedoch nur dann,
wenn Strom und Wärme gleichzeitig benötigt werden.
Der Vorteil einer solchen Anlage wird beim Stichwort
Wirkungsgrad offensichtlich
Eine Studie hat ergeben, dass bei konventionellen
Kraftwerken knapp 60% der Energie durch Umwandlungs- und Übertragungsverluste
verschwendet werden. Mit einem zentralen Heizkraftwerk, dass auf Kraft-Wärme-Kopplung
basiert, verliert sich unterwegs immerhin noch ca. 20% der Energie. Ein
Blockheizkraftwerk, die dezentrale Lösung, liefert dagegen 90% der
Energie an den Verbraucher aus. Der Energienutzungsgrad lässt sich also
durch Nutzung der Abwärme und Dezentralisierung entscheidend erhöhen.
BHKW und Brennstoffzellen
Statt das Blockheizkraftwerk mit einem Motor auszustatten,
kann man auch auf Brennstoffzellen zurückgreifen. Da sie den Strom direkt
aus dem Energieträger erzeugen, entfällt in einer solchen Anordnung der
Stromgenerator.
Der Einsatz der Brennstoffzelle ermöglicht einen großen
Leistungsspielraum bis hin zu Kraftwerken im Megawatt-Bereich. Je nach
verwendetem Betriebsgas werden, wie bei den Brennstoffzellen-Fahrzeugen
auch, Brennstoff-Reformer benötigt, die das Gas aufbereiten.
Die Funktion und den Aufbau eines
Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerks kann man schematisch darstellen (BHKW-
System grau unterlegt):
Da die Größe der Anlage je nach Leistungsbereich
variabel ist, wurde es möglich, Anlagen zu konstruieren, die schon bald für
die Versorgung von Ein- und Mehrfamilienhäusern rentabel sein werden.
Auf den folgenden Seiten wollen wir Ihnen einige Produkte
verschiedener Hersteller vorstellen, die zum Teil noch in Testphasen
stecken, aber auch häufig schon in Pilot- und Demonstrationsprojekten zum
Einsatz kommen.
Seitenanfang
Große Blockheizkraftwerke
|
1MW-Anlage in Alaska
(Bild: UTC Fuel Cells)
|
Das erste kommerziell erhältliche Blockheizkraftwerk mit
Brennstoffzellentechnologie kam vom US-amerikanischen Hersteller ONSI. Die
Entwicklung der Anlage übernahm UTC Fuel Cells, ein Teil der United
Technologies Corporation aus South Windsor.
Das 200kW-BHKW namens PC25 wurde bisher schon mehr als 250
Mal verkauft und steht mittlerweile in 19 verschiedenen Ländern.
Einsatzorte sind zum Beispiel eine Polizeistation im New Yorker
Central-Park, eine Einrichtung der Post in Alaska, ein
Kreditkartenunternehmen in Nebraska und ein Forschungszentrum in Japan.
Alle Anlagen zusammen haben mittlerweile über sechs Millionen
Betriebsstunden hinter sich, im Schnitt also ca. drei Jahre pro
200kW-Anlage.
Die
Anlage kann sowohl parallel zum bestehen Stromnetz betrieben werden, als
auch autark als alleinige Strom- und Wärmequelle. Durch Parallelschaltung
mehrerer Anlagen kann die Leistung gesteigert werden.
Die Kosten für eine 200kW-Anlage werden von UTC mit ca.
850.000 US-Dollar beziffert, wobei Aufstellungs- und Wartungskosten noch
zusätzlich anfallen.
Weitere Hersteller, z.B. Plug Power aus Latham, N.Y.,
haben ähnliche stationäre Anlagen entwickelt. Die 125 installierten
Brennstoffzellen-Anlagen von Plug Power haben mittlerweile schon eine
Million Betriebsstunden gemeistert.
Brennstoffzellen-Heizgeräte
z.B. Vaillants Brennstoffzellen-Heizgerät
|
Brennstoffzellen-Heizgerät
von Vaillant
|
Für den Heimgebrauch sind Anlagen im 200kW-Bereich natürlich
deutlich zu groß ausgelegt. Europas führendes Heiztechnik-Unternehmen
Vaillant hat deshalb ein Brennstoffzellen-Heizgerät (BZH) für
Mehrfamilienhäuser und Kleingewerbe entwickelt. Im Jahr 1997 begann die
Entwicklung, die 2001 mit der CE-Zertifizierung, dem Nachweis für
Betriebssicherheit und effiziente Energienutzung belohnt wurde.
Das BZH wird mit Erdgas betrieben. Um die Katalysatoren
der Brennstoffzelle nicht zu beschädigen, muß das Gas im Reformer vor
dem Eintritt in die Zelle von schwefelhaltigen Bestandteilen bereinigt
werden. Der Reformer wandelt Erdgas, Wasserdampf und Luft zu einem
wasserstoffreichen Gasgemisch um, dass dann in den
PEM-Brennstoffzellen-Stack geführt wird.
Die
freiwerdende Wärme (therm. Leistung: 1,5-7kWth)
wird in den Heizkreislauf des Gebäudes eingeleitet.
Sollten
die Wärmeanfordungen einmal höher liegen, so deckt ein Zusatzheizgerät
die thermischen Spitzen ab. Sollte die Stromerzeugung (elek. Leistung
1-4,6kWel)
für den Eingenverbrauch einmal nicht ausreichen, kann Strom auch zusätzlich
über das Netz bezogen werden, ebenso kann auch eine Überproduktion
wieder eingespeist werden.
Mittlerweile haben Testgeräte schon über 300.000
Betriebsstunden hinter sich. Bereits im März 2001 zeigte das
Brennstoffzellen-Heizgerät auf der Internationalen Sanitär- und
Heizungsmesse (ISH) in Frankfurt seine Fähigkeiten. Ein Prototyp
produzierte für die Ausstellungshalle im 24-Stunden-Einsatz fünf Tage
lang Wärme und Strom.
Seit Dezember 2001 läuft ein großer Feldtest mit
Partnern wie e.on und Ruhrgas. Mit diesem Test soll gezeigt werden, wie
sich ein Gerät im Langzeittest hält und wie gut sich das BZH in
bestehende Heizungssysteme integrieren läßt. Nach der Zulassung im Österreich
Ende 2002 startete auch dort im Februar 2003 die Testphase. Gemeinsam mit
Plug Power strebt Vaillant nun die Perfektion zur Serienreife an.
Verhandlungen mit Herstellern wie Vaillant
und Plug Power, sowie regional mit EWV und RWE werden bereits geführt in
Konferenzen zum Energiekonzepte eingebunden.
Ebenso ist eine Fernlieferung für Biogas nicht abwegig zu
blockieren und bereits in Vorgespräche thematisiert.
Seitenanfang
|
Alle
weiteren Firmendaten unter Ordner : Internas