Kraft-Wärme-Kopplung Vortrag zum Thema Kraft-Wärme-Kopplung Nicolas Fischer

Gliederung 1.) Was ist Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)? 2.) Wie funktioniert KWK? Thermodynamischer Kreisprozess Heizkraftwerk Wärmetauscher Blockheizkraftwerk 3.) Ist KWK ökonomisch/ökologisch sinnvoll? Energieeffizienz Beispielrechnungen

Motivation für Kraft-Wärme-Kopplung CO2-Emmissionen müssen jetzt gesenkt werden Erneuerbare Energien decken noch nicht den derzeitigen Strombedarf KWK senkt den Brennstoffverbrauch, hoher Wirkungsgrad effektive Möglichkeit, den reg. Energien Entwicklungszeit zu verschaffen

Primärenergieeinsparung

Kraft-Wärme-Kopplung Kraft-Wärme-Kopplung ist eine gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme. Wo mit fossilen Brennstoffen oder Strom WÄRME erzeugt wird, treten hohe Verluste auf! Gekoppelte Erzeugung soll Ressourcen sparen! Dadurch sollen CO2-Emissionen und NOx-Emissionen stark verringert werden. Die erreichbare Temperatur muss genutzt werden können und genutzt werden!

Thermodynamischer Kreisprozess 1-2: Druckerhöhung des Arbeitsmittels auf im Verdampfer herrschenden Druck 2-3: Erwärmung auf zum Druck gehörende Verdampfungstem-peratur 3-4: Verdampfung 4-5: Überhitzung 5-6: Ein- und Austritt in die Dampfturbinen 6-1: Kondensation des Dampfes

Thermodynamischer Kreisprozess Der nach dem Mitteldruckteil MD der Turbine, also vor dem Niederdruckteil ND abgezweigte Dampf strömt in den Heizkondensator Wärme-abgabe an den Fernwärmekreislauf (Temperaturniveau etwa 100°C) Verflüssigung Elektrischer Wirkungsgrad wird verringert!

Das Heizkraftwerk Fernwärmenetz notwendig gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme Fernwärmenetz notwendig Temperatur hinter der Turbine auf etwa 130 Grad Celsius (Winter) bzw. 70 °C (Sommer) erhöht elektrischer Wirkungsgrad wird verringert

Wärmetauscher

Warum Wasser? hohe Verfügbarkeit große spezifische Wärmekapazität und niedrige kinematische Viskosität Turbulente Strömung ermöglicht guten Wärmeaustausch l l Tausch -medium Reynolds-Zahl:

Das Blockheizkraftwerk (BHKW) modular aufgebaute Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben, bzw. speist Nutzwärme in ein Nahwärmenetz ein zwischen 5 Kilowatt und 5 Megawatt Leistung dezentrale Stromerzeugung, kein Fernwärmenetz, so gut wie keine thermischen Übertragungsverluste Preise: 10000 € +++ ohne Wärmespeicher, Installation etc. kann auch mobil eingesetzt werden Entnahmetemperatur zwischen 90°C und 100 °C

BHKW Prinzip

BHKW Prinzip

Primärenergieeinsparung

Energieeffizienz “fern“ Die KWK hat einen Brennstoffwirkungsgrad zwischen 80% und 95%.

Energieeffizienz “nah“ Die Emissionen von herkömmlich produziertem Strom sind höher als vom BHKW vor Ort produzierten. Hinzu kommt nun die Einsparung gegenüber den Heizkesseln. Effektive CO2-Senke

Die Wirkung entspricht also gut 3 Hektar Wald Kleine Beispielrechnung „Mini“-BHKW von 5 kW elektrischer Leistung Ein Erdgas-BHKW spart pro MWh ca. 0,6 t CO2 ein gegenüber getrennter Wärme-/Stromerzeugung 5800 h/a Laufzeit CO2-Absorption von 5,7t pro Jahr pro Hektar Die Wirkung entspricht also gut 3 Hektar Wald

Eigenverbrauch eines Einfamilienhauses = 5000 kWh/a Kleine Beispielrechnung 6,3 ct / kWh 5,11 ct / kWh 6,2 ct / kWh Phelix Day Base (Stand: 10.12.07) + Energiesteuer, Erdgas 0,55 ct / Kwh, Flüssiggas und Heizöl zwischen 0,20 und 0,61 ct/kwh Eigenverbrauch eines Einfamilienhauses = 5000 kWh/a Kosten: Wartung, Überwachung etc.: rund 400 € Gewinn von 3500 € pro Jahr geringe Amortisationszeit des BHKW (ca. 3 Jahre)

Stromkosten

Nachteile der KWK es werden großteils gasförmige Brennstoffe genutzt unflexibel individuelle Anpassung zwingend notwenig, daher großes Know-How vonnöten Technologie für erneuerbare Energien ist ebenfalls noch nicht ausgereift nicht überall einsetzbar, großteils nicht mobil Große Wärmespeicher vonnöten

Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit Fazit KWK spart einen großen Teil (rund 30 %) des eingesetzten Brennstoffes ein mittelfristig eine gute Lösung, CO2-Emissionen zu verringern modulare Anlagen effektiver als Heizkraftwerke wird im Moment noch wenig genutzt großes Potenzial Fragen? Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit

Quellen www.bkwk.de Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. www.wikipedia.de diverse Artikel zu Wärmespeicher, BHKW… www.eex.de Strombörse www.stromtip.de Vergütung, Strompreiszusammensetzung www.bhkw-infozentrum.de/erlaeuter/kwkprinzip.html KWK-Prinzip www.kraftwerk-bhkw.de/MEPHISTO/nutzen01.htm NOx-Bilanz www.google.de diverse Bilder zu den einzelnen Themen www.vattenfall.de Infos zum BHKW / HKW + Diverse andere Seiten im Web.