Aufrufe
vor 3 Jahren

9 | 2012

  • Text
  • Unternehmen
  • Umweltmagazin
  • September
  • Deutschen
  • Deutschland
  • Energien
  • Anforderungen
  • Leistung
  • Entwicklung
  • Deutsche

Special Erneuerbare

Special Erneuerbare Energien Bild: TIG Kesselanlage mit Schwerpunkt Kraft-Wärme-Kopplung der TIG Group Mikrogasturbinen für die Kraft-Wärme-Kopplung Laut einer Analyse des Bremer Energieinstituts und des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrt sind die Möglichkeiten von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) inDeutschland noch nicht optimal eingesetzt. Ergebnisse zeigen, dass das Potenzial für Strom und Wärme aus KWK-Anlagen grob geschätzt bei etwa 90 Terawattstunden (TWh) liegen könnte. In der Realität erzeugen Unternehmen derzeitig jedoch erst gut 26 TWh mit dieser Art der Stromerzeugung. Mit entsprechenden Investitionen inKWK-Anlagen ließen sich nach Einschätzung der Wissenschaftler pro Jahr rund 60 TWh Primärenergie und 20 Millionen Tonnen CO 2 einsparen. Dietmar Cordts Der ökologische und ökonomische Nutzen der KWK erklärt sich wie folgt: Während bei der getrennten Strom- und Wärmeerzeugung Verluste von etwa 46Prozent bezogen auf den Gesamtenergieeinsatz entstehen, reduzieren sich diese bei der kombinierten Erzeugung auf rund 12 Prozent (siehe Grafik 1). Da Prozess- und Heizwärme nur eingeschränkt und über kurze Entfernungen transportiert werden können, muss die Stromerzeugung daher zur konsequenten Umsetzung der KWK in räumlicher Nähe der Wärmeverbraucher erfolgen. Eine weitgehende Ausnutzung ihres Potenzials istnur bei Umsetzung für alle wirtschaftlich sinnvollen Anlagengrößen möglich. Während das im Bereich größerer GuD (Gas und Dampfturbinen)- und industrieller KWK-Anlagen zumindest teilweise ausgenutzt ist, steckt die Mikro-KWK mit einer elektrischen Leistung pro Anlage mit weniger als 1000 Kilowatt noch in denAnfängen. Aufgabenstellung für Mikro-KWK-Anlagen Durch Mikro-KWK lassen sich die ökonomischen und ökologischen Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung auch für Betreiber kleinererIndustrieanlagen nutzbarmachen. Um denGesamtwirkungsgrad derAnlage zu optimieren, sollte dabei die Abgastemperatur so gering wie möglich sein. Bei Nutzung von Erdgas ergeben sich diesbezüglich aufgrund der Abgaszusammensetzung keine Begrenzungen nach unten. Wegender deutlichenWirkungsgradverbesserung sollten Möglichkeiten zur Abgaskondensation genutzt werden. Hierzu muss allerdings ein Medium wie beispielsweise Brauchoder Prozesswasser auf entsprechend niedrigem Temperaturniveau vorhanden sein. 24 UmweltMagazin September 2012

Weiterhin vonBedeutungist die möglichstvollständige Ausnutzung des Sauerstoffgehalts der Turbinenabgase. Dies lässt sich durch eine optimale Anpassung derTurbinenbaugröße an die Wärmeleistung derKesselanlage erreichen. Ein bestmöglicher wirtschaftlicher Nutzen stellt sichbei Kesselanlagenmit einer hohen jährlichen Betriebsdauer ein. Die thermische Leistung einer Mikro-KWK-Anlage sollte daher so gewählt sein, dass möglichst ein ganzjähriger Betrieb im Leistungsbereich zwischen80und 100Prozentmöglichist. Konzept der Kesselanlage Das Anlagenschema (Grafik 2) auf der nächstenSeite zeigt dieAnordnung und Verschaltung der Komponenten einer Mikro-KWK-Anlage. Sie wirdmit einem konventionellen Industriedampfkessel aufgebaut. Sondereinbauten, wie beispielsweise zusätzliche Rauchgaszüge, sind nicht erforderlich. Das ist insbesondere bei der Umrüstung vorhandenerKesselvorteilhaft. An diesen istein Gasbrennermit einer Gasarmaturenstrecke angebaut, dem die Turbinenabgase direkt und vollständig zugeführt werden. Über einen Bypass lassensichdie Abgase direkt in den Kamin leiten. Dadurch wirddie Turbine auch bei Stillstand des Kessels betrieben. Eswäre dann auch möglich, den Brennermit Frischluftals Sauerstoffträger inGang zu bringen. Zur Verringerung derStickoxid-Emissionenwirdbei dieser BetriebsartRauchgas derVerbrennungsluftzurückgeführt. Dem Kesselnachgeschaltetsind: 7 ein Economizer zur Abwärmenutzung durch Vorwärmung des Speisewassers, 7 einSaugzuggebläse zurFörderung der Rauchgaseund desTurbinenabgasessowie 7 ein Wärmetauscher zur Abgaskondensation (Brennwertnutzung) durch die Aufheizung vonBrauchwasser. Die Steuerung der Kesselanlage erfolgt über eine sicherheitsgerichtete speicherprogrammierbareSteuerung. Konzept der Mikrogasturbine Die Mikrogasturbine des Herstellers Capstone wurde ursprünglich Mitte der 1990er Jahreals leichterund kompakter Stromerzeuger für den militärischen Einsatz entwickelt. In den folgenden Jahren wurde sie kontinuierlich weiter entwickelt und wirdheutevornehmlich in der dezentralen Energieerzeugung zur Erzeugung von Strom und Wärme eingesetzt. Die Hauptbestandteile der Mikrogasturbine sindder Verdichter, derRekuperator, der Brenner, die Turbine und der Generator.Alle drehendenTeile derTurbine liegen auf einerWelle.Ein Getriebe istnicht notwendig. Durch die Luftlagerung derWelle werden keine Kühl- und Schmierflüssigkeiten benötigt. Diese technischenMerkmale haben zur Folge, dass sich die Wartungsaufwendungen starkreduzieren. Der in der Welle angeordnete Permanentmagnet erzeugt einen hochfrequenten Wechselstrom. Im Gegensatz zu Industriegasturbinenerfolgtdie Leis- Internationale Fachmesse für Umweltausrüstungen, -technologien und -service DIE Messe Argentinien Ehrengastland 75.000 Besucher 2.400 Aussteller 96 vertretene Länder Ihre Ansprechpartner in Deutschland: Für Besucher: IMF GmbH - Ilona Wohra - Tel.: +49(0)221/13 05 09 02 e-mail: i.wohra@imf-promosalons.de Für Aussteller: Reed Exhibitions - Susanne Figaj - Tel: +49 (0)211 55 62 829 e-mail: susanne.figaj@reedexpo.de In Zusammenarbeit mit www.pollutec.com

Ausgabenübersicht