Kraft-Wärme-Kopplung in der industrie

Neue Chancen mit
Kraft-Wärme-Kopplung
in der Industrie
effizient produzieren - nachhaltig wirtschaften
Inhalt
Grußwort
3
KWK für die Industrie: Zurück in die Zukunft
4
Industrieller Wärmebedarf: Einsatzmöglichkeiten für die KWK
6
KWK-Technologien
8
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK)
12
KWK mit biogenen Brennstoffen
14
Realisierung
16
Förderung von KWK-Anlagen
18
Wirtschaftlichkeit
20
KWK-Contracting
22
Beispiele aus der Industrie
23
BIldnachweise: Titel: LEIPA Georg Leinfelder GmbH, Fotolia, Siemens AG, S. 2: Fotolia, GE Jenbacher GmbH, S. 3: Umweltbundesamt, S. 4: Pressefoto BASF, S. 7: Westfalia Wärmetechnik Heinrich Schröder GmbH, S. 9: Milchwerke Schwaben eG,
Kraftwerk Obernburg GmbH, S. 10: VKK STANDARDKESSEL Köthen GmbH, E.ON Energy projects GmbH, S. 11: MTU Onsite
Energy GmbH, APROVIS Energy Systems GmbH, S. 12: colibri b.v., S. 13: AGO AG, S. 14: MVV Energie AG, S.15: badenova AG
& Co. KG, S. 16,17,19, 21: Fotolia, S. 22: Pressefoto BASF, S. 23: BMW Group, S. 24: Cargill Deutschland GmbH, S. 25: LEIPA
Georg Leinfelder GmbH, S. 26: PERI GmbH, S. 27: Warsteiner Haus Cramer
Grußwort
Energie kommt in vielen Formen vor. Mit vielen
verschiedenen Techniken können Energiequellen genutzt werden, aus denen die gewünschten
Zielenergien, z. B. Wärme oder Strom, erzeugt
werden. Eine besonders effiziente Form der
Energiewandlung ist die Kraft-Wärme-Kopplung.
Denn Energiewandlung mit Kraft-Wärme-Kopplung
(KWK) ist die gleichzeitige Erzeugung von Strom
und Nutzwärme oder auch mechanischer Energie
und Nutzwärme. Dadurch kann eine sehr hohe
Primärenergieausnutzung von mehr als 90 % erreicht werden. Bei der Stromerzeugung ohne Wärmeauskopplung können maximal 60 % der eingesetzten Primärenergie in Strom umgewandelt
werden. Das Verfahren der KWK entlastet also nicht
nur die Umwelt, sondern es können auch mittelfristig Kosten für Energie gesenkt werden.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Einsatz
von Kraft-Wärme-Kopplung in Betrieben, die sich
wirtschaftlich rechnen und dem Klimaschutz dienen. Wie die gekoppelte Wärmeerzeugung auch in
Ihrem Unternehmen eingesetzt werden kann, sollte auch vor dem Hintergrund steigender Energiepreise betrachtet werden. KWK-Wärme kann klimafreundlich als Prozesswärme oder Raumwärme
genutzt werden. Die betrieblichen Anforderungen
an die Wärmebereitstellung sind sehr unterschiedlich. Wärme wird als Warmwasser oder Dampf,
fluktuierend oder kontinuierlich, mit hoher oder
niedriger Temperatur gebraucht: Der individuelle Wärmebedarf ist einzigartig und deshalb muss
auch die Lösung auf die spezifischen Anforderungen abgestimmt sein.
Auch wenn schon eine KWK-Anlage vorhanden ist,
kann sich die Modernisierung lohnen. Wenn das
mehr als halb so viel kostet wie eine Neuanlage,
können Sie die KWK-Stromerzeugung anschließend auch mit einem Zuschuss fördern lassen.
Steigt dadurch die Stromkennzahl, erhöht sich
auch der Förderbetrag.
Das Umweltbundesamt setzt sich für eine Energieerzeugung ein, die unsere natürlichen Ressourcen schont. Hocheffiziente KWK ist ein wichtiger
Baustein, um mittelfristig Emissionen einzusparen. Zur Unterstützung wurde von der Bundesregierung das neue Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz
verabschiedet, das am 1.1.2009 in Kraft getreten
ist. Seither wird nicht nur der in das Netz eingespeiste Strom vergütet, sondern auch der selbst
verbrauchte Strom. Ein attraktives Angebot für
viele Industriebetriebe, noch einmal ihre Potenziale
zu überprüfen.
In dieser Broschüre werden Anregungen und Hinweise vorgestellt, wie Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden kann, um verlässlich und effizient
zur Energieversorgung beizutragen. Mit der Unterstützung dieser Informationsschrift möchten wir
die Industrie dazu ermutigen, unerschlossene Potenziale zu nutzen und sich an der Gestaltung einer
zukunftsfähigen Gesellschaft zu beteiligen.
Klimaschutz
ist keine Last,
sondern eine
Innovationsstrategie für die
Wirtschaft
Ihr
Dr. Harry Lehmann
Leiter Fachbereich Umweltplanung
und Nachhaltigkeitsstrategien,
Umweltbundesamt
Weitere Veröffentlichungen des UBA zu
Kraft-Wärme-Kopplung
und nachhaltigen
Wirtschaften:
www.umweltbundesamt.de
KWK für die Industrie:
Zurück in die Zukunft
Berichte und
Statistiken zum
Energieverbrauch:
www.ag-energiebilanzen.de
Der Umbau unseres Energieversorgungssystems
hin zu maximaler Effizienz ist Notwendigkeit und
Chance zugleich. Notwendig ist er wegen des globalen Klimawandels und der Ressourcenverknappung. Beide Probleme sind menschengemacht und
sie werden von uns gelöst werden – oder auch
nicht. Aber die Kosten des Nicht-Handelns sind um
ein Vielfaches höher als die Kosten des Handelns.
Seit der ehemalige Chef-Ökonom der Weltbank,
Nicholas Stern, 2006 seinen Bericht für die britische Regierung über die Kosten des Klimawandels
veröffentlichte, ist dies Allgemeinwissen. Es muss
also gehandelt werden. Und Handeln ist immer
auch mit Chancen verbunden. Für den, der die Zeichen der Zeit früh erkennt und Entscheidungen
proaktiv trifft.
Dies gilt auch und gerade für die industrielle Energieversorgung. In der Industrie nahm die Stromer-
4
zeugung ihren Anfang. Mit Dampfmaschinen und
Verbrennungsmotoren. Und selbstverständlich wurde die dabei zugleich frei werdende Wärme genutzt.
Diese gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme hat einen Namen, der etwas lang und sperrig
ist: Kraft-Wärme-Kopplung. Der aber immer besser
klingt, nämlich nach Effizienz, Spitzentechnologie
und Kostenmanagement.
KWK – mit dieser griffigen Kurzform lässt es sich
gut umgehen – ist die Effizienztechnologie Nummer eins bei der Energieumwandlung. Denn effizienter als in KWK kann ein Brennstoff nicht genutzt
werden. Und in der Energiebilanz Deutschlands
geht bei der Umwandlung von Primärenergie in
Nutzenergie allein ein Viertel an Energie verloren.
Ganz zu schweigen von den enormen Mengen an
wertvoller Exergie – Arbeitsfähigkeit – die in jedem
noch so guten Heizkessel unwiederbringlich in gro-
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Potenzialausschöpfung
Gummi/
Kunststoff
Wärmebedarf
Potenzialausschöpfung
Maschinenbau
Wärmebedarf
Wärmebedarf > 100 °C
Wärmebedarf < 100 °C
nicht ausgeschöpft
KWK-Eigenerzeugung
Fernwärme
Potenzialausschöpfung
Fahrzeugbau
Wärmebedarf
Potenzialausschöpfung
Metall
Ernährung
Wärmebedarf
Potenzialausschöpfung
Wärmebedarf
Potenzialausschöpfung
Chemie
Wärmebedarf
Potenzialausschöpfung
Wärmebedarf
Papier
Quelle: Klobasa, Fraunhofer ISI; Datenbasis: AGE, Destatis
45
Potenzialausschöpfung
Insgesamt, so das Ergebnis einer Potenzialanalyse
des Bremer Energieinstituts und des Deutschen
Institutes für Luft- und Raumfahrt im Auftrag
des Bundeswirtschaftsministeriums, liegt das industrielle Potenzial für Strom und Wärme aus KWK
konservativ geschätzt bei jeweils 90 Terawattstunden (TWh). Heute liegt die KWK-Stromerzeugung
in der Industrie erst bei ca. 26 TWh. Mit Investitionen von 15 Mrd. € könnten so nach Einschätzung
der Wissenschaftler pro Jahr 60 TWh Primärenergie
und 20 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.
50
Wärmebedarf
Die Potenziale der industriellen KWK sind gewaltig.
Bis zu Temperaturen von rund 500 °C kann Prozesswärme in KWK - also als Nebenprodukt einer
Stromerzeugung - bereitgestellt werden. In vielen
Industriesektoren wie in der Papier-, Ernährungsund Metallindustrie bestehen noch erhebliche ungenutzte Wärmepotenziale. Weitere Potenziale liegen in der Modernisierung und Erweiterung bereits
bestehender KWK-Anlagen.
Wärmebedarf in der Industrie bis 500 °C
TWh
ßem Maße verschwendet wird, was übrigens in keiner Energiestatistik sichtbar wird. Und gerade in der
Industrie wird nicht nur Heizenergie mit niedrigen
Temperaturen gebraucht, sondern eben besonders
viel Arbeitsfähigkeit in Form von Strom, mechanischer Energie und Prozesswärme. Zugleich wächst
mit steigenden Energiepreisen der Stellenwert der
Energie als Kostenfaktor. Niemand weiß, wie schnell
die Preise für Öl, Gas und Strom steigen werden,
aber dass sie steigen werden, ist gewiss. Es ist klar:
Energieeffizienz wird immer wertvoller, und wer darauf setzt, liegt auf der richtigen Seite.
Glas/
Keramik,
Steine
& Erden
Bisherige Abdeckung durch eigene KWK-Anlagen oder Fernwärme und bisher noch nicht ausgeschöpfte Potenziale
Das ist konsequente Nutzung der „Ressource
Grips“, der einzigen Ressource, die in unserem
rohstoffarmen Land verfügbar ist, und zwar nicht
endlich wie die fossilen Energien Öl, Erdgas und
Kohle, sondern sogar – hoffentlich – noch vermehrbar. Mit dem Ausbau der KWK geht die Industrie den konsequent effizienten Weg in die Zukunft. Und zugleich geht die KWK dabei „back to
the roots”, sie kommt nach Hause.
Vorteil der gekoppelten Erzeugung
12 MWh
© B.KWK
72 MWh
Gesamtverlust
Gesamtverlust
62 MWh
Verlust
100 MWh
100 MWh
Brennstoff
38 MWh Strom
50 MWh Wärme
38 MWh Strom*
50 M
Wh
Kraft-Wärme-Kopplung (mittlere KWK-Anlage)
Wär
10 MWh
Verlust
me
160 MWh
Brennstoff
60 MWh
Getrennte Erzeugung (Strom im Kraftwerk/Wärme im Kessel)
* Durchschnittlicher Wirkungsgrad der Kondensationskraftwerke, deren Stromerzeugung durch KWK-Strom verdrängt wird (KWK-Verdrängungsmix)
Um die gleiche Menge Strom und Wärme zu erzeugen, ist bei getrennter Erzeugung 60 % mehr Primärenergie erforderlich.
Studie „Analyse des
nationalen Potenzials
für den Einsatz hocheffizienter Kraft-Wärme-Kopplung”:
www.shopping.energiemarkt-medien.de
5
Industrieller Wärmebedarf:
Einsatzmöglichkeiten für KWK
Die KWK hat in der Industrie einen festen Platz.
Ca. 20 % des industriellen Strom werden heute
eigenerzeugt. Aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen wie perspektivisch steigende Brennstoff- und Strompreise und neue, effizientere KWKTechnologien wird die KWK heute weit positiver
eingeschätzt. Auch die Effizienzmaßnahmen hinsichtlich der industriellen Energieversorgung haben
die KWK für immer mehr Betriebe interessant werden lassen.
Anhand gängiger Kennzahlen kann eine branchenspezifische Aussage getroffen werden, wo die KWK
tendenziell besser geeignet ist, wo Potenziale bestehen und welche KWK-Technologien am besten
geeignet sind. Eine der Kenngrößen ist die Aufteilung des branchenspezifischen Wärmebedarfs
nach Verwendungszwecken. Dort unterscheidet
man Raumwärme, Warmwasser und Prozesswärme. Diese Aufteilung widerspiegelt das erforderliche
Temperaturniveau. Raumwärme und Warmwas-
ser reichen bis ca. 90 °C. Prozesswärme reicht von
90 °C bis über 1.000 °C. KWK kann aus Brennstoffen
Wärme bis 500 °C bereitstellen. Abwärme aus ungekoppelter Prozesswärmeerzeugung mit höheren
Temperaturen kann als Einsatz-Energie für KWKProzesse genutzt werden. Auch in diesem Bereich
liegen noch erhebliche ungenutzte Potenziale.
Für die Bereitstellung von Raumwärme und
Warmwasser kommen häufig Blockheizkraftwerke
(BHKW) zum Einsatz. Für die Deckung des Prozesswärmebedarfs über 140 °C sind eher Gasturbinen
(GT), kombinierte Gas- und Dampfturbinen (GuDAnlagen) oder Dampfkessel kombiniert mit Dampfturbinen oder –motoren geeignet.
Eine weitere charakteristische Kennzahl ist das
Verhältnis von Strom- zu Brennstoffverbrauch. Sie
ist stark branchenabhängig und beträgt im Durchschnitt 0,35. Das heißt, dass der Brennstoffverbrauch in der Regel deutlich höher ist als der
Branchenspezifischer Wärmebedarf und energetische Kennzahlen
Branche
Anteil am Wärmebedarf
KWK-Technologie
Energiekostenanteil am Bruttoproduktionswert %
Verhältnis Stromzu Brennstoffverbrauch
bis 100 °C
100 - 500 °C
über 500 °C
Kohlebergbau, Torfgewinnung, Gewinnung von Erdöl/Erdgas u.s.w.
10 %
40 %
50 %
BHKW / GT / DT / HT
3,7
0,17
Erzbergbau, Gewinnung von Steinen und Erden, sonstiger Bergbau
5 %
2 %
93 %
BHKW / GT / HT
9,0
0,50
Ernährungsgewerbe und Tabakverarbeitung
58 %
42 %
0 %
BHKW / GT
1,9
0,30
Textil- und Bekleidungsgewerbe
100 %
0 %
0 %
BHKW
2,0
0,55
Holzgewerbe (ohne Herstellung von Möbeln)
50 %
50 %
0 %
BHKW / GT / ORC
3,1
1,09
Papier-, Verlags- und Druckgewerbe
34 %
66 %
0 %
BHKW / GT
3,5
0,54
Kokerei, Mineralölverarbeitung, Herstellung von Brutstoffen
5 %
2 %
93 %
BHKW / GT / HT
0,7
0,19
Chemische Industrie
21 %
22 %
57 %
BHKW / GT / DT / HT
3,4
0,31
Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren
42 %
58 %
0 %
BHKW / GT
2,2
1,46
Glasgewerbe, Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden
5 %
2 %
93 %
BHKW / GT / HT / ORC
6,7
0,20
Metallerzeugung und -bearbeitung, Herstellung
von Metallerzeugnissen
65 %
13 %
22 %
BHKW / GT / DT / HT
3,6
0,27
Maschinenbau
65 %
13 %
22 %
BHKW / GT / HT
0,9
0,87
Fahrzeugbau
65 %
12 %
23 %
BHKW / GT / HT
0,7
1,24
DT = Dampfturbine, GT = Gasturbine, ORC = Organic Rankine Cycle, BHKW = Blockheizkraftwerk, HKW = Heizkraftwerk, GuD-HKW = Gas- und Dampf HKW, HT = Hochtemperatur-Abwärme
6
Verbrauch an elektrischer Energie. Mit zunehmender Elektrifizierung verschiebt sich dieses
Verhältnis in vielen Branchen: der Wärmebedarf
sinkt, der Stromverbrauch steigt. Ein hohes Verhältnis ist eine gute Voraussetzung für eine hohe
Wirtschaftlichkeit einer KWK-Anlage. Je höher
der Stromverbrauch, desto eher kann der teure Fremdstrombezug durch die wirtschaftlich
günstigere Eigenerzeugung ersetzt werden. Bei
Einsatz biogener Brennstoffe ist der Eigenverbrauch
des KWK-Stromes dagegen nur von untergeordneter Bedeutung, da der erzeugte Strom in der Regel
in das öffentliche Netz eingespeist und nach dem
Erneuerbare-Energien-Gesetz vergütet wird.
Ein hoher Energiekostenanteil eines Unternehmens ist ein Signal für einen wirtschaftlichen Einsatz von KWK. Der Anteil der Energiekosten ist in
vielen Branchen steigend. Und mit wachsendem
Energiekostenanteil steigt auch der Anreiz, genauer
hinzuschauen. Viele Unternehmen sehen in hohen
Stromkosten eine Gefahr für die Wettbewerbsfähigkeit, und vor diesem Hintergrund ist ein energieeffizienter Produktionsprozess ein wichtiger
Wettbewerbsfaktor. In energieintensiven Industrien
ist Energie bereits der bedeutendste Kostenfaktor.
In stromintensiven Unternehmen z. B. der Papier-,
Chemie- oder Ernährungsindustrie betragen die
Stromkosten über 15 % der Bruttowertschöpfung.
Aber auch ein relativ geringer Anteil der Energiekosten am gesamten Bruttoproduktionswert kann
über deren Bedeutung hinwegtäuschen. Auch die
absoluten Einsparpotenziale sind zu bewerten.
Wärmeprozesse, die in vielen Branchen vorkommen
und für eine KWK-Anwendung in Frage kommen, sind:
• Wärmeerzeugung in zentralen Anlagen bis
maximal 140 °C durch BHKW
• Vorschalten von Gasturbinen vor großen Kessel anlagen ab einer Temperatur von ca. 140 °C
• Erzeugung von Prozesskälte durch eine
thermisch angetriebene Kältemaschine in
Verbindung mit einem BHKW oder einer
Gasturbine
• Vorschalten einer Gasturbine bei Ofenprozessen
• Ersatz von Reduzier- und Drosselventilen durch
Dampfturbinen oder Dampfmotoren
• Abwärmenutzung aus Ofen-, Brenn-, Trock nungs- und Schmelzprozessen mit Dampf oder ORC-Anlagen
statistische Angaben
zur Kostenstruktur der
Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes:
Statistisches Bundesamt,
Fachserie 4, Reihe 4.3
Heute ist nahezu jeder Betrieb für die KWK geeignet. Immer wird die Energieeffizienz verbessert, und
die Energiekosten sinken. Ob sich auch ein wirtschaftlicher Betrieb einstellt, kann nur eine Analyse
des Einzelfalls ergeben.
Ein energieeffizienter
Produktionsprozess ist ein
wichtiger Wettbewerbsfaktor.
GUD-Heizkraftwerk Varel 2 (Papier- und Kartonfabrik Varel)
7
KWK-Technologien
wählen. Neben den technischen Kriterien spielen
wirtschaftliche Gesichtspunkte eine wesentliche
Rolle. Ein wichtiges Qualitätskriterium ist dabei der
elektrische Wirkungsgrad der verschiedenen Anlagengrößen und Technologien. Hohe elektrische
Wirkungsgrade sind in der Regel mit geringen Temperaturen der ausgekoppelten Nutzwärme verbunden, was bei der Auslegung zu berücksichtigen ist.
Auch die wirtschaftliche Verfügbarkeit der Brennstoffe ist ein Auswahlkriterium.
KWK-Anlagen können hinsichtlich ihrer Strom- und
Wärmeerzeugung mittels Kennzahlen verglichen
werden. Diese geben einen ersten Überblick über
die Eignung verschiedener KWK-Technologien für
die einzelnen Anwendungsgebiete. Die verfügbaren
KWK-Anlagengrößen decken einen Bereich von
wenigen kWel bis zu einigen 100 MWel ab. Das bedeutet, dass eine Vielzahl von Betrieben die Vorteile
der KWK nutzen kann. Es kommt nur darauf an, die
richtige KWK-Technologie und Anlagengröße zu
Anbieter von
KWK-Anlagen:
www.bkwk.de/industrie
Kennzahlen von KWK-Technologien
Dampfturbinen
Gasturbinen
GuD-HKW
BHKW (Otto- BHKW (Dieselmotoren)
motoren)
DampfMotoren
ORC-Anlagen
StirlingMotor
Brennstoffzelle
Elektrische Leistung
[MW]
0,075 - 250
0,03 - 250
10 - 400
0,001 - 18
0,005 - 20
0,1 - 1
0,02 - 5
0,001 - 0,2
0,001 - 0,25
Gesamtwirkungsgrad
[%]
bis 90
bis 85
bis 90
bis 90
bis 90
bis 80
bis 80
bis 85
bis 90
Elektrischer
Wirkungsgrad
[%]
15 - 25
25 - 40
30 - 45
25 - 45
28 - 46
5 - 15
6 - 20
7 - 28
30 - 47
Stromkennzahl
-
0,1 - 0,4
0,3 - 0,6
0,4 - 1,0
0,4 - 1,3
0,5 - 1,3
0,06 - 0,25
0,1 - 0,3
0,1 - 0,3
0,3 - 0,7
[°C]
bis 500
bis 500
bis 500
bis 140
bis 140
bis 200
bis 300
bis 85
bis 500
gut
weniger gut
weniger gut
gut
gut
weniger gut
weniger gut
weniger gut
sehr gut
Prozesswärme
Prozesswärme
Prozesswärme
Prozesswärme
Prozesswärme
Heizwärme
Prozesswärme
Kohle, Müll,
Öl, Abwärme
Gas, Diesel
Gas
Gas, Diesel
Holz,
Abwärme
Gas, Holz
Gas, Biogas,
H2
Temperaturniveau
Teillastverhalten
Einsatzmöglichkeiten
Üblicher Brennstoff
Heizwärme,
Heizwärme,
Prozesswärme Prozesswärme
Gas
Diesel,
Pflanzenöl
Übersicht industrieller KWK-Technologien
elektrischer Wirkungsgrad in %
© B.KWK
60
50
40
ffzelle
Brennsto
30
or
g-Mot
Stirlin
20
Dampf-Motor
10
GUD
Motor BHKW
Gasturbine
Dampfturbine
ORC
0
10 kW
100 kW
1 MW
10 MW
elektrische Leistung
KWK-Technologien und ihre elektrischen Wirkungsgrade bei industrietypischen Dampfentnahmen und Gegendrücken
8
100 MW
Dampfturbinen (DT)
Dampfturbinen (Dampfheizkraftwerke) arbeiten mit dem klassischen Dampfkraftprozess und
liefern im Anlagenbestand den Hauptteil der
KWK-Stromerzeugung. Dieser Prozess ist grundsätzlich für alle Brennstoffe geeignet und seit
Jahrzehnten erprobt und optimiert. Für die Industrie besonders relevant sind Befeuerungen mit
(kostengünstigen) Brennstoffen, die nicht in Motoren oder Gasturbinen eingesetzt werden können, wie holzartige Biomasse, Braunkohlestaub
oder Reststoffe aus der Produktion. Das Spektrum
der elektrischen und thermischen Leistung von
KWK-Anlagen mittels Dampfturbine reicht von ca.
ein MW bis zu mehreren hundert MW. Das nutzbare
Temperaturniveau reicht von 150 °C bis zu 500 °C.
Neuerdings sind auch Mini-Dampfturbinen ab
75 kWel erhältlich. Kleine Dampfturbinen oder auch
Dampfmotoren werden oft in mehrstufigen Dampfnetzen eingesetzt, um zusätzlich durch die vermiedenen Drosselverluste Strom zu erzeugen.
Bei Dampfturbinen gibt es zwei grundlegende Ausführungen: In Gegendruckturbinen wird der Heißdampf in der Turbine bis auf einen Gegendruck,
der einer bestimmten Temperatur entspricht, entspannt. Diese Variante wird vor allem dort verwendet, wo ein ausreichend konstanter Wärme- bzw.
Dampfbedarf vorliegt.
Einsatz einer Gegendruck-Dampfturbine mit 0,9 MWel in einer Molkerei
Standardgrößen von GT beginnen bei 500 kWel und
reichen bis zu mehreren hundert MWel .
Inzwischen werden auch sog. Mikro-Gasturbinen ab
ca. 30 kWel angeboten. Diese weisen eine sehr kompakte Bauweise auf und können auch als BHKW angesehen werden. Mikroturbinen sind zur Erhöhung
der elektrischen Wirkungsgrade standardmäßig mit
einem Rekuperator (Abgaswärmetauscher) ausgestattet, die verbleibende Nutzwärme ist damit für
eine Dampferzeugung nur bedingt geeignet.
Bei Entnahme-Kondensationsturbinen wird der
Entnahmedampf im Mittelteil der Turbine entnommen. Strom- und Wärmeproduktion können hier
flexibel eingestellt werden, bei fehlendem Wärmebedarf kann die Turbine auch als Kondensationsturbine zur Stromerzeugung betrieben werden.
Gasturbinen (GT)
Gasturbinen sind Verbrennungskraftmaschinen, bei
der die Energie wie bei einem Flugzeugtriebwerk direkt in drehende Bewegung und über den Generator
in Strom umgesetzt wird. Nach der Arbeitsleistung
in der Turbine erzeugen die expandierten heißen
Abgase Nutzwärme. Sie verlassen die Turbine bei
einer Temperatur zwischen 450 °C und 600 °C. Die
Gasturbinen-Abgase können direkt zur Trocknung
oder Wärmebehandlung von Produkten (Ziegeleien oder sonstige Ofenprozesse) verwendet werden,
oder indirekt, indem man sie einem sog. Abhitzekessel zuführt, der Heißwasser oder Dampf erzeugt.
Wartung einer 60-MW-Gasturbine im Industrie Center Obernburg
9
Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung hinter der Gasturbine (6,3 MW)
eines Reifenherstellers
Gas- und DampfturbinenHeizkraft-werke (GuD-HKW)
Der GuD-Prozess stellt eine Kombination des
Dampf- und des Gasturbinenprozesses dar. Industrielle GuD-Anlagen bestehen üblicherweise aus
erdgasbefeuerten Gasturbinen-Generatoreinheiten,
deren über 500 °C heiße Abgase Abhitzekesseln zur
Dampferzeugung zugeführt werden. Der in den
Abhitzekesseln erzeugte Hochdruckdampf wird soweit er nicht direkt in den Produktionsprozessen
eingesetzt wird - zur weiteren Stromerzeugung
einer nachgeschalteten Industriedampfturbine zugeführt. Die Energieausbeute wird damit wesentlich verbessert. Der Dampf kann nach der Dampfturbine noch weiter verwendet werden, z. B. zur
Versorgung eines Fernheißwassernetzes oder von
Absorptionskältemaschinen. Die industrielle GuDTechnik findet bei einem Wärme- und Strombedarf
größerer Leistungen (>10 MWel) und bei einem konstanten Prozesswärmebedarf Anwendung (z. B. in
der Papier- und chemischen Industrie). Moderne, in
Großkraftwerken eingesetzte GuD-Anlagen werden
von Energieversorgern zur Fernwärmeversorgung
eingesetzt und erreichen noch höhere elektrische
Wirkungsgrade (50 %-60 %).
Motor-Blockheizkraftwerke (BHKW)
Nach der DIN 6280-14 ist ein Blockheizkraftwerk als
eine kompakte, anschlussfertige Einheit aus Verbrennungsmotor (Diesel- oder Ottomotor) und Generator zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung
zu verstehen. Das Leistungsspektrum marktgängiger BHKW wurde in den letzten 20 Jahren immer
mehr erweitert und reicht heute von einigen kW
bis zu 20 MWel .
Verbrennungsmotoren sind in den für die meisten
Industriebetriebe relevanten Leistungsklassen verfügbar und zeichnen sich durch hohe elektrische
Wirkungsgrade (ca. 38-43 %) aus. Der wirtschaftliche Einsatz von Motor-BHKW setzt in der Regel
einen ausreichenden ganzjährigen Niedertemperatur-Wärmebedarf voraus. Moderne BHKW sind
meist auf hohe elektrische Wirkungsgrade optimiert
und standardmäßig für eine Auskopplung der Motor-Abwärme als Niedertemperaturwärme mit bis
zu 90 °C ausgelegt. BHKW sind aber auch darüber
hinaus vielfältig nutzbar.
GuD-Kraftwerk Grenzach-Wyhlen mit 40 MW (Strom und Dampf für Chemie- und Pharmaindustrie)
10
Einige Hersteller bieten auch „heißgekühlte Motoren“ an, die Heizwassertemperaturen bis ca. 120 °C
zur Verfügung stellen können. Diese eignen sich gut
für spezielle Anwendungen wie den Antrieb von Absorptionskältemaschinen. Bei größeren BHKW lässt
sich die Wärme aus dem heißen Abgas auch separat bei Temperaturen über 100 °C auskoppeln und
z. B. zur Dampferzeugung nutzen. Etwa ein Drittel
der gesamten KWK-Wärme fällt im Abgas an und
eignet sich so zur Heißwasserbereitung bzw. Sattdampfproduktion. Über Luft/Luft-Wärmetauscher
kann auch heiße Luft (bis zu 420 °C) erzeugt werden. In einigen Fällen wie in Ziegeleien oder bei der
Grünfuttertrocknung kann auch das heiße Abgas
direkt genutzt werden.
BHKW werden häufig modular eingesetzt, das
heißt, mehrere Module stehen parallel geschaltet
nebeneinander, sodass die einzelnen Einheiten in
der Regel im Auslegungszustand (nahe Volllast)
betrieben werden können. Ein weiterer Vorteil einer
modularen Anlage ist die höhere Verfügbarkeit. Im
Hinblick auf eine zukünftige regenerative Energieversorgung bekommen Motor-BHKW mit ihren hohen elektrischen Wirkungsgraden eine zusätzliche
Bedeutung, weil sie auch biogene Brennstoffe wie
Bio- und Klärgas, Holzgas und Pflanzenöl effizient
verwerten können.
Dies gilt auch für neue Technologien wie die Brennstoffzelle und den Stirlingmotor, die zwar definitionsgemäß nicht zu den BHKW gehören, aber landläufig auch als BHKW bezeichnet werden.
BHKW-Modul, 12 Zylinder, mit 230 kW
streckt sich über einen weiten Temperaturbereich
der Wärmequelle. Die Arbeitstemperaturen bei
der Abwärmenutzung variieren zwischen 80 °C und
320 °C . Entsprechend schwanken die Wirkungsgrade zwischen 8 % und 20 %. Das Leistungsspektrum
wird nach oben (>4 MWel) und unten (<50 kWel)
ständig vergrößert.
Bild: energytech Östereich
Achtung: Eine Stromerzeugung aus ORC-Anlagen
ist nach dem KWK-G nur zuschlagsfähig, wenn die
Abwärme auch als Nutzenergie verwendet wird (geringes Temperaturniveau).
Dampferzeuger im Abgasstrom hinter BHKW
1
ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle)
ORC-Anlagen dienen der Umwandlung von thermischer in elektrische Energie mittels einer Dampfturbine. Das Verfahren kommt vor allem dann zum
Einsatz, wenn das Temperaturniveau der verfügbaren
Wärmequelle für den Einsatz einer WasserdampfTurbine zu gering ist. Als Arbeitsmittel kommen dabei
verschiedene organische Flüssigkeiten mit niedrigen
Verdampfungstemperaturen zur Verwendung. Typische Einsatzgebiete in der Industrie sind Biomasseverstromungsanlagen (auf Basis fester Biomasse wie
Holzhackschnitzel), Abwärmenutzung von Blockheizkraftwerken und Nutzung industrieller Abwärme.
Das Anwendungsspektrum des ORC-Prozesses er-
2
11
8
9
10
6
7
3
4
5
1 = Regenerator, 2 = Kondensator, 3 = Turbine, 4 = Elektrischer Generator, 5 = Umwälzpumpe, 6 = Vorwärmer,
7 = Verdampfer, 8 = Fernwärme-Vorlauf, 9 = Fernwärme-Rücklauf,10 = Thermoöl-Vorlauf, 11 = Thermoöl-Rücklauf
ORC-Anlage (Schema)
11
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
(KWKK)
Ein Großteil der Kälteanlagen in Deutschland
steht in der Industrie, industrieller Kältebedarf
besteht im Temperaturbereich zwischen 14 °C für
Prozesskühlung und Klimatisierung und –40 °C
für Schockfroster und Kühltunnel. Den höchsten
Anteil am Kälteverbrauch hat die Chemie- und
Pharmaindustrie. Weiterer Kältebedarf besteht vor
allem in den Industriezweigen Elektro, Nahrungsmittel sowie Druck und Medien.
Anbieter
von KWKK-Anlagen
und thermischen Kältemaschinen:
www.bkwk.de/industrie
Thermisch
angetriebene
Kältemaschinen
können eine
wirtschaftlich sinnvolle
Ergänzung für
Kraft-WärmeKopplung
darstellen.
Für die Erzeugung von Kälte wird Energie benötigt: bei Kompressionskältemaschinen in Form
von elektrischer Energie, bei thermischen Kältemaschinen (Sorptionskältemaschinen) in Form
von Wärme. In der industriellen Kälteerzeugung
sind heute elektrisch angetriebene Kompressionskältemaschinen Standard, ihr Vorteil sind die vergleichsweise niedrigen Anschaffungskosten. Bei
den Sorptionskältemaschinen entstehen dagegen
deutlich niedrigere Betriebskosten. Ausschlaggebend ist hier der geringe Bedarf hochwertiger
elektrischer Energie, geringe Wartungs- und Instandhaltungskosten und eine lange Lebensdauer.
Ein besonders wichtiger Vorteil der thermischen
Kältemaschinen liegt in der Möglichkeit, sie mit
einer KWK-Anlage zu kombinieren. Dies verschafft
ihnen den entscheidenden Effizienz- und Kostenvorsprung. Die KWK-Anlage liefert die „Antriebs-
energie“ in Form von Wärme und erzeugt dabei
noch elektrische Energie. Wichtige Faktoren der
Wirtschaftlichkeit von KWKK-Anlagen sind die Effizienz der Stromerzeugung, die verfügbare Heizwassertemperatur, die erforderliche Kälteleistung
und eine hohe jährliche Benutzungsdauer. Absorptionskältemaschinen werden daher in der Kälte-Grundlast betrieben, in Kombination mit einer
Kompressionskältemaschine, die für Spitzenlasten
und als Reserve zur Verfügung steht.
Viele Untersuchungen und umgesetzte Projekte zeigen, dass industrielle Kraft-Wärme-KälteKopplung (KWKK) eine wirtschaftliche Investition
sein kann.
Einstufige Ammoniak/Wasser-Absorptionkälteanlagen können bis –10 °C eingesetzt werden und
eignen sich z. B. gut für einen Einsatz in der Lebensmittelindustrie. Für eine Kälteerzeugung von
–5 °C wird idealerweise eine Antriebstemperatur
von ca. 110 °C bis 135 °C benötigt. Lithiumbromid/
Wasser-Absorptionskälteanlagen können zur Bereitstellung von Kälte bis 6 °C eingesetzt werden.
Sie benötigen geringere Temperaturen als Antriebsenergien und sind gut mit BHKW kombinierbar.
Kenndaten von Kälteanlagen
Prozessart
Leistungsbereich in kW
Kältemittel
Antriebsenergie
Kühltemperatur
in °C
Absorption
4,5 – 10
H2O / LiBr
Heizwasser/Dampf 75 °C – 120 °C
6 bis 7
Heizwasser/Dampf 80 °C – 135 °C
6 bis 10
Heizwasser ab 78 °C
-45 bis 3
Heizwasser/Dampf 90 °C – 180 °C
-50 bis 2
Heizwasser 65 °C – 90 °C
8 bis 15
Heizwasser 50 °C – 100 °C
3 bis 15
Strom
-60 bis 15
15 – 11.630
5 – 18,4
NH3 / H2O
100 – 10.000
Adsorption
5,5 – 7,5
Silikagel / H2O
50 – 1.000
Kompression
(einstufig)
12
2 - 10.000
chlorierte oder chlorfreie
Kohlenwasserstoffe
Absorptionskältemaschine, Kälteleistung 500 kW bei einer
Verdampfungstemperatur von -13 °C, Antrieb über heißgekühltes
BHKW mit 120 °C
Absorptionskälteanlage in einer Lebensmittellagerung (innen und außen)
Beispiel für die Wirtschaftlichkeit
Technische und wirtschaftliche Daten
BHKW + Absorptionskälteanlage
Heizkessel + Kompressionskälteanlage
300
Thermische Leistung (Wärmeerzeugung)
[kW]
300
Thermische Leistung für die Absorptionskälteanlage
[kW]
100
Benutzungsdauer der Wärme
[h/a]
5.000
5.000
Kälteleistung
[kW]
75
75
0,75
3
7.500
COP
Benutzungsdauer der Kälte
[h/a]
7.500
Elektrische Leistung des BHKW
[kW]
240
Thermische Leistung des BHKW
[kW]
400
Brennstoffleistung
[kW]
719
Stromerzeugung BHKW
[kWh]
1.350.000
Strom-Arbeitspreis (Mischpreis)
[EUR/kWh]
0,12
Vergütung für selbst genutzten Strom
[EUR/kWh]
0,021
Brennstoffpreis Erdgas
[EUR/kWh]
0,05
Öko-Mineralölsteuer (Erstattung)
[EUR/kWh]
0,0055
Brennstoffkosten
[EUR/a]
178.795
75.000
Stromkosten
[EUR/a]
600
22.500
Wasserkosten
[EUR/a]
1.500
Wartungskosten
[EUR/a]
20.250
Stromgutschrift
[EUR/a]
190.350
Gesamtkosten minus Stromgutschrift
[EUR/a]
10.795
[EUR]
280.000
[a]
3,2
333
0,12
0,05
Kosten und Stromgutschrift
Investition BHKW +
Absorptionskälteanlage
Amortisationsdauer
2.000
99.500
Wirtschaftlichkeitsbeispiel einer KWKK. Der Wärme- und Kälteerzeugung mit Heizkessel und Kompressionskältemaschine wird ein BHKW mit
einer Absorptions-kältemaschine gegenübergestellt. Bei einem Heizwärmebedarf von 300 kW mit 5.000 Stunden je Jahr und einem Prozesskältebedarf bei -20 °C und 75 kW über 7.000 Stunden amortisiert sich die Absorptionskältemaschine mit dem BHKW in gut drei Jahren.
13
KWK mit biogenen
Brennstoffen
Energiekonzept der
Bundesregierung und
Meseberger Beschlüsse:
www.bmu.de/energiekonzepte
In dem 2010 von der Bundesregierung vorgelegten Energiekonzept sind Klimaschutzziele definiert.
Danach soll z. B. bis 2030 der Anteil der erneuerbaren Energien am Endenergieverbrauch auf 30 %
und im Stromsektor auf 50 % steigen. Da die KWK
den Wärme- und den Strommarkt bedient, sind ihre
Vorteile beim Einsatz von erneuerbaren Energien
entsprechend hoch zu bewerten. Daher wurde der
KWK schon 2008 von der Bundesregierung im IEKP
(Integrierten Energie- und Klimaprogramm) eine
hohe Priorität zugewiesen.
Der Einsatz biogener Brennstoffe in der Industrie
kann folgende Vorteile bringen:
• positive Außenwirkung (Image) durch energie effiziente/klimafreundliche Produktion und
Produkte
• Vermeidung von Entsorgungskosten bei
Verwertung betrieblicher Reststoffe
• Begrenzung der Preissteigerungsrisiken fossiler
Brennstoffe und höhere Versorgungssicherheit
Biomasse-Heizkraftwerk Mertingen (Dampf für Molkerei Zott)
14
Gasförmige Biomasse
Gasförmige Bio-Energie wie z. B. Bio-, Deponie- und
Klärgas entsteht bei der biochemischen Umwandlung und wird in Gasturbinen, BHKW oder Brennstoffzellen in Strom und Wärme umgesetzt. Den
stärksten Aufschwung nahmen die Biogasanlagen,
deren Wirtschaftlichkeit hauptsächlich durch die
Einspeisevergütung nach dem EEG bestimmt wird.
Biogas wird bisher in der Regel direkt auf dem Land
in einem BHKW eingesetzt, um Strom und möglichst
auch Nutzwärme zu erzeugen. In einigen Fällen
wird das Biogas auch über lokale Biogasleitungen
(Mikronetze) transportiert. Die Wirtschaftlichkeit
einer Biogasanlage steht und fällt inzwischen mit
dem Wärmenutzungskonzept. Industrielle Abnehmer von Wärme können damit zu interessanten
Partnern von Biogaserzeugern werden.
Eine noch recht junge Option mit großem Zukunftspotenzial und für den Einsatz in der Industrie und in größeren Städten besser geeignet ist
die Nutzung von Biomethan, auch Bioerdgas genannt. Dabei wird rohes Biogas in einer Aufbereitungsanlage in Biomethan umgewandelt und in das
Erdgasnetz eingespeist. Es wird dann nicht physisch
zum BHKW transportiert, sondern „bilanziell“ genutzt. Das heißt, dass über das Jahr gerechnet so
viel zu Biomethan aufbereitetes Biogas in das Erdgasnetz eingespeist werden muss, wie Erdgas in der
entfernten KWK-Anlage in Strom und Wärmeenergie umgewandelt wird. Der KWK-Betreiber rechnet
dann den Strom nach dem EEG ab (siehe Seite 18).
Der KWK-Betreiber bezieht das Bioerdgas entweder
direkt vom Einspeiser, von einem darauf spezialisierten Händler oder von einem Gasversorger mit
entsprechendem Angebot.
Flüssige Biomasse
Die flüssigen Biobrennstoffe werden aus Ölsaaten
durch eine chemisch-physikalische Umwandlung
gewonnen und einem geeigneten Diesel-BHKW
zugeführt. Damit der erzeugte Strom nach dem
EEG abgerechnet werden kann, muss für den
Biobrennstoff ein Nachhaltigkeitsnachweis geführt werden. Diese Bestätigung wird vom Brennstofflieferanten ausgestellt. Ein wirtschaftlicher
Einsatz von Bioölen ohne Nachhaltigkeitszertifikat
ist möglich, wenn diese kostenlos verfügbar sind
oder sonst sogar einer Entsorgung zugeführt werden müssten.
Die Regel ist ein BHKW-Betrieb mit zertifizierten
Biobrennstoffen. Für diese überwiegende Anwendung gilt wie bei den Biogasanlagen: Es muss
eine ausreichende Nutzung für die BHKW-Wärme
vorliegen, um einen ausreichend wirtschaftlichen
Betrieb zu ermöglichen. Für die BHKW-Wärme ist
der Preis einer alternativen Wärmeerzeugung anzusetzen. Dazu kommen noch der KWK-Bonus von
3 Cent/kWh und die EEG-Stromvergütung.
Feste Biomasse
Bio-Festbrennstoffe werden vorwiegend in KWKAnlagen der MW-Klasse eingesetzt. Diese ermöglichen bei hohen Laufzeiten und einer Nutzung
der Abwärme einen wirtschaftlichen Betrieb.
Für eine Nutzung im kleineren Leistungsbereich
kommt eine Reihe von Technologien in Frage, die
sich hinsichtlich der Marktreife und der Eignung
für bestimmte Standorte mit Blick auf Leistungsbereiche, Investitionskosten und Wirkungsgrade
unterscheiden. Zum Einsatz kommen die KWKTechnologien: Dampfmotor, Dampfturbine, ORC,
Vergasung und Stirlingmotor. Das wirtschaftliche
KWK-Potenzial ist mit den Biogasanlagen und
den großen KWK-Anlagen mit Dampfmotor und
Dampfturbine noch nicht ausgeschöpft. Es wird
erwartet, dass in den nächsten Jahren Vergasungs-, Stirlingmotoren und Brennstoffzellen auf
Holzhackschnitzel für das Kraftwerk im Freiburger Stadtteil Vauban
Basis von biogenen Brennstoffen auch im kleinen
Leistungsbereich kommerziell verfügbar werden.
Übersicht von KWK-Systemen für feste Biomasse
Entwicklungsstand
Leistungsbereich
MWel
Spezifische
Investitionen
TEUR/kWel
Wirkungsgrad
Wärme
Strom
Dampfturbine kleiner Leistung
etabliert
0,5 - 5,0
0,36 - 1,6
0,62 - 0,71
0,10 - 0,20
Dampfturbine großer Leistung
etabliert
1 - 50
2,6 - 8,7
0,25 - 0,67
0,18 - 0,30
Dampfmotor
marktreif
0,1 - 1,6
0,4 - 4,8
0,70 - 0,80
0,08 - 0,15
ORC-Prozess
marktreif
0,1 - 5,0
1,6 - 4,8
0,75 - 0,78
0,06 - 0,20
Vergasung Festbett
Demonstration
0,05 - 7,0
2,4 - 4,9
0,40 - 0,62
0,18 - 0,28
Vergasung Wirbelschicht
Demonstration
5 - 100
1,4 - 3,5
0,31 - 0,50
0,25 - 0,33
Stirlingmotor
Demonstration
0,01 - 0,2
1,7 - 4,0
0,49 - 0,70
0,07 - 0,30
Anbieter von
KWK-Anlagen mit
biogenen Brennstoffen:
www.bkwk.de/industrie
Quelle: 3N-Kompetenzzentrum Niedersachsen Netzwerk Nachwachsender Rohstoffe
15
Realisierung
Übersicht zu
erforderlichen
Anmeldungen und
Genehmigungen
www.bkwk.de
Vor der Realisierung einer KWK-Anlage steht
idealerweise die Erstellung eines ganzheitlichen
und standortspezifischen Energiekonzeptes, z. B.
mit Unterstützung eines spezialisierten Ingenieurbüros. Falls sich dabei die KWK als wichtiger
Bestandteil einer nachhaltigen betrieblichen Energieversorgung herausstellt, sollte in einzelnen
Schritten an die Planung und Realisierung herangegangen werden. Auf diese Weise können die
Rahmenbedingungen – hoher und fast ganzjähriger Wärmebedarf auf möglichst niedrigem Temperaturniveau, ein hoher Eigenstromverbrauch,
evtl. ein Kältebedarf – für die KWK hinsichtlich der
nutzbaren Grundlast und des Niedertemperaturbedarfs am effizientesten genutzt werden.
1. Schritt - Bestandsaufnahme
• Ermittlung des Brennstoffverbrauchs und des
Wärmebedarfs in möglichst hoher zeitlicher
16
•
•
•
•
Auflösung; daraus ergibt sich der Jahresnutzungsgrad evtl. auch in Verbindung mit
der VDI 2067
Ermittlung der Wärmeströme von Prozesswärme (Hoch- und Niedertemperatur), Heizwärme und Warmwasserwärme
Vergleich mit allgemeinen und branchenspezi-
fischen Kennwerten
Ermittlung der höchsten Wärmetageslast und
der geordneten Jahresdauerlinie
Ermittlung des Stromverbrauchs und der Lastgänge in möglichst hoher zeitlicher Auflösung
2. Schritt – Konzeption und Auslegung
einer KWK-Anlage
• Dimensionierung der KWK-Anlage und Auswahl
der KWK-Technologie nach den erforder lichen Temperaturen mit Hilfe der Jahresdauer linie Wärme und der Lastgänge für Strom und
•
Wärme, damit sich eine möglichst hohe Benutzungsdauer ergibt
Aufstellen einer Wärme-, Strom- und Brennstoffbilanz für die KWK-Anlage und weitere Wärmeerzeuger. Je besser die Datenlage des
Wärme- und Stromverbrauches ist, desto
genauer und zuverlässiger wird die Realisierung
einer KWK-Anlage sein
3. Schritt – Untersuchung der Wirtschaftlichkeit der KWK im Vergleich
zum Strombezug und der bestehenden
Wärmeerzeugung
• Planung der Betriebsweise (wärmegeführt,
stromoptimiert)
• Festlegung von Alternativen für den
Wirtschaftlichkeitsvergleich
• Berechnung der kapitalgebundenen
KWK-Kosten
• Brennstoffkosten für die KWK-Anlage und
die Wärmeerzeuger
• Betriebsgebundene Kosten für Personal,
Wartung, Instandhaltung, Sonstiges
• Strombezugskosten
• Steuer- und Stromvergütungen
• Bilanzierung der Kosten und Einnahmen und
Berechnung der Amortisationsdauer und der
Sensitivitäten (Strompreise, Brennstoffpreise)
4. Schritt – Detailplanung
Die Detailplanung umfasst u. a. folgende Schritte:
• Überprüfung der Aufstellungsbedingungen
• Planung der wasser- und dampfseitigen
Anschlüsse (Prozesswärme, Heizwärme,
Warmwasser), Brennstoffversorgung,
- speicherung und der Abgasführung
• Planung der regelungstechnischen Einbindung
in das Heizungssystem und in die betrieblichen
Prozesse
• Überprüfung der Auswirkungen von Schall emissionen und Schwingungen
• Planung der elektrischen Einbindung in das
interne Verteilnetz und der Anschlüsse für
Stromeinspeisungen in das öffentliche Netz in
Abstimmung mit dem Energieversorgungsunternehmen
• Genehmigungsplanung und Bereitstellung aller
relevanten Genehmigungsunterlagen.
• Finanzierung
• Entscheidung für oder gegen ein Betreiber modell (Contracting)
• Entscheidung über ein Risikomanagement
• Bau der KWK-Anlage
Auslegung einer KWK-Anlage
t/h
Zusatzfeuerung
Quelle: Energy & Services
30
Dampfbedarf = Dampferzeugung gesamt
Gesamtjahr 177.000 Tonnen
20
10
Gasturbine
Teillastbereich
0
0h
1000 h
2000 h
3000 h
4000 h
5000 h
6000 h
7000 h
8000 h
8760 h
Dampferzeugung in einem Betrieb der Lebensmittelindustrie – Bedarfsdeckung durch Gasturbine mit Abhitzekessel
17
Förderung von KWK-Anlagen
Alle Gesetze und
Verordnungen:
www.juris.de
„Üblicher Preis“ gemäß
KWKG:
www.bkwk.de/bkwk/
infos/preis/
Hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplung spielt in der
europäischen und nationalen Energiepolitik eine
gewichtige Rolle. Mit ihren Meseberger Beschlüssen
von 2007 zur Energie- und Klimapolitik hat sich die
Bundesregierung das Ziel gesetzt, den KWK-Anteil
an der gesamten Stromerzeugung bis 2020 auf 25 %
zu erhöhen. Ein erster Schritt in diese Richtung war
die Novellierung des KWK-Gesetzes zum 1.1.2009.
Auch die Gesetze wie das EEG, die Strom- und Energiesteuer und staatliche Sonderfonds oder Förderprogramme sind für den Einsatz industrieller KWK
von Bedeutung.
Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG)
Die Ziele des Gesetzes sind die Förderung der Modernisierung und des Neubaus von KWK-Anlagen
und Wärmenetzen. Die KWK-Betreiber erhalten
Zuschlagszahlungen für jede in KWK erzeugte Kilowattstunde Elektrizität, unabhängig davon, ob sie
selbst verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz
eingespeist wird. Die Zuschläge werden nicht über
Steuern, sondern über eine Umlage auf den Strompreis von der Gesamtheit der Stromverbraucher
bezahlt.
Unter das KWK-Gesetz fallen KWK-Anlagen, die
mit fossilen Brennstoffen oder Abwärme betrieben
werden. Die Betreiber von Netzen der allgemeinen
Versorgung sind verpflichtet, KWK-Anlagen an ihr
Netz anzuschließen und den in diesen Anlagen
erzeugten KWK-Strom vorrangig abzunehmen.
Der KWK-Strom ist ausdrücklich dem EEG-Strom
Zuschlag für KWK-Strom
Elektrische
Leistung
ct/kWh
Max.
Betriebsjahre
Max. Vollbenutzungsstunden
Bis 50 kW
5,11
10
-
50 kW bis 2 MW
2,1*
6 (4***)
30.000
> 2 MW
1,5**
6 (4***)
30.000
* für den Leistungsanteil bis 50 kW werden 5,11 ct/kWh vergütet
** für den Leistungsanteil bis 50 kW werden 5,11 ct/kWh, zwischen 50 kW und 2 MW werden 2,1 ct/kWh vergütet
*** Industrie (produzierendes Gewerbe)
18
gleichgestellt. Der Preis für den vom Netzbetreiber
aufgenommenen Strom – kurz Einspeisevergütung – setzt sich aus drei Bestandteilen zusammen:
KWK-Zuschlag + vereinbarter oder üblicher Preis +
vermiedene Netznutzungsentgelte.
Der „übliche Preis“ ist für Anlagen bis 2 MWel per Gesetz festgelegt: Als Maßstab gilt der durchschnittliche Preis für Baseload-Strom an der Strombörse
EEX in Leipzig im jeweils vorangegangenen Quartal.
Bei Anlagen über 2 MWel besteht zwar ein Anspruch
an den Stromnetzbetreiber auf Abnahme des Überschussstroms, jedoch ist der Preis Verhandlungssache. Als mögliche Alternative besteht außerdem der
Anspruch an den Netzbetreiber, den Strom an einen
Dritten durchzuleiten. Allerdings fallen dann für den
Käufer Netzentgelte, Kosten für Bilanzkreismanagement, Konzessionsabgabe und unter Umständen
Stromsteuer an.
Das vermiedene Netznutzungsentgelt wurde vom
Gesetzgeber in der Stromnetzentgeltverordnung
(StromNEV) geregelt. Nach § 18 erhält der KWKBetreiber vom Netzbetreiber ein Entgelt. In der
Praxis liegt der Preis für die vermiedene Leistung
bei 40-70 EUR/kW und Jahr und für die vermiedene
Arbeit bei 0,1-1,5 Cent/kWh.
Solange der Strombezugspreis des Betriebes über
der Einspeisevergütung liegt, ist es günstiger den
KWK-Strom vorrangig selbst zu verbrauchen.
Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Das EEG regelt den vorrangigen Anschluss von Anlagen zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren
Energien und aus Grubengas und die Vergütung
dieses Stroms mit bestimmten Beträgen pro eingespeister Kilowattstunde. Die Mehrkosten durch das
EEG werden wie beim KWK-Gesetz von der Gesamtheit der Stromverbraucher getragen. Das EEG sieht
für KWK-Strom eine zusätzliche Vergütung vor. Es
gibt einen Bonus von 3 Cent/kWh, wenn die KWK
mit Brennstoffen aus Biomasse betrieben wird, al-
Stromsteuer
Nach dem Stromsteuergesetz sind Betreiber von
KWK-Anlagen mit einer elektrischen Nennleistung
bis zu 2 MWel von der Stromsteuer auf den KWKStrom befreit, den sie selbst verbrauchen. Darüber
hinaus ist der vom Betreiber der KWK-Anlage an
Letztverbraucher „in räumlichem Zusammenhang“
gelieferte Strom aus KWK-Anlagen bis 2 MWel von
der Stromsteuer befreit. Allerdings ist nicht eindeutig bestimmt, wo der räumliche Zusammenhang
endet. In der Verwaltungspraxis der Hauptzollämter werden Entfernungen von einigen Kilometern
akzeptiert. Der Regelsatz der Stromsteuer beträgt
2,05 Cent/kWh.
© B.KWK
Quelle: www.eex.de
80
70
60
50
40
30
20
10
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
0
2000
Energiesteuer
Das Energiesteuergesetz führt für KWK-Anlagen
mit einem Gesamt-Jahresnutzungsgrad (Stromplus Nutzwärmeerzeugung im Verhältnis zum
Brennstoffeinsatz) von mindestens 70 % zu einer
Erstattung der Energiesteuer auf den eingesetzten
Brennstoff. Die mit der Gas- bzw. Ölrechnung gezahlte Energiesteuer wird für den gesamten Brennstoffeinsatz zur Erzeugung von Strom und Wärme
auf Antrag vom zuständigen Hauptzollamt erstattet.
Für Erdgas liegt die erstattungsfähige Belastung aus
der Energiesteuer insgesamt bei 0,55 Cent je kWh.
Entwicklung der Strompreise
EUR/MWh
lerdings nur in dem Umfang, zu dem die Wärme genutzt wird. Welche Arten der Wärmenutzung anerkannt werden, ist im Anhang des Gesetzes geregelt.
Zusätzlich gibt es noch einen Technologie-Bonus
von 2 Cent/kWh, wenn spezielle KWK-Technologien
wie Brennstoffzellen, ORC-Anlagen oder StirlingMotoren zum Einsatz kommen.
Entwicklung der durchschnittlichen Quartalspreise im Baseload-Strom an der Strombörse EEX
ERP-Energieeffizienzprogramm:
Investitionskredite
Der Sonderfonds Energieeffizienz in KMU fördert
nicht nur Energieberatungen von kleinen und mittleren Unternehmen, sondern bietet gleichzeitig
einen besonders zinsgünstigen Investitionskredit
für die technische Realisierung von Energieeinsparmaßnahmen und damit auch für KWK-Anlagen.
Förderung von Energieeffizienzberatungen und
zinsgünstigen ERP-Krediten bei der Kreditanstalt
für Wiederaufbau:
www.kfw.de
Sonderfonds Energieeffizienz in KMU
Aus dem Sonderfonds Energieeffizienz in kleinen
und mittleren Unternehmen (KMU) werden Beratungsleistungen u. a. hinsichtlich von Energieeffizienz-Maßnahmen mitfinanziert, zu denen auch die
KWK-Technologien gezählt werden. Für eine eintägige Initialberatung erhalten Unternehmen – nach
vorheriger Zusage der KfW – einen Zuschuss in Höhe
von 80 % des maximal förderfähigen Tageshonorars
von 800 €. Für eine von der KfW zugesagte Detailberatung erhalten Unternehmen einen Zuschuss
von 60 % des maximal förderfähigen Tageshonorars
(800 €) bei einer maximalen Bemessungsgrundlage
von 8.000 €. Dabei können die KWK-Potenziale unter
wirtschaftlichen Gesichtspunkten aufgezeigt werden.
19
Wirtschaftlichkeit
Jahresdauerlinie Wärmebedarf
Bei KWK-Anlagen müssen die Kapital- und Betriebskosten sowie die Erlöse der KWK-Anlage einer getrennten Strombeschaffung und Wärmeerzeugung
gegenübergestellt werden. Als Beurteilungskriterien für die Wirtschaftlichkeit kommen die Amortisationsdauer, die jährliche Gesamtkostendifferenz
und die Stromerzeugungskosten unter Berücksichtigung der Wärmekosten in Betracht.
6,0
Wärmeleistung in MW
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0
500 h
1500 h
2500 h
3500 h
4500 h
5500 h
6500 h
7500 h
8500 h
Laufzeit in h
Beispiel einer Auslegung eines BHKW mit 1,1 MWel in der Steinzeugindustrie
Amortisationszeit ohne Verzinsung
3,2
Amortisation [Jahre]
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4,2
Gaspreis [ct/Whel]
Strom-Arbeitspreis [Cent/Whel]
5,50
6,50
7,50
In dem folgenden Beispiel aus der Steinzeugindustrie wurde eine Auslegung eines BHKW nach
Maßgabe der Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs
wie folgt gewählt, wobei eine jährliche Laufzeit von
7.500 Stunden resultiert. Der elektrische und der
thermische Wirkungsgrad wurden darin mit jeweils
knapp 40 % bewusst vorsichtig angesetzt. Die tatsächlich erwarteten Werte liegen höher.
Unter Berücksichtigung der Investition in Form von
Kapitalkosten im Vergleich zu einer alternativen
Lösung mit Fremdstrombezug und Wärmeerzeugung in einem Kessel ergibt sich ein jährlicher
Kostenvorteil von 479.000 €. Durch eine Sensitivitätsbetrachtung kann gezeigt werden, wie hoch
der Einfluss der einzelnen Kostenbestandteile ist.
Im folgenden Beispiel wird die Amortisationszeit
als Maßstab verwendet, die sich als recht robust
erweist: Selbst im Falle eines Anstieges des Gaspreises auf 4 Cent/kWh bei gleichzeitiger Senkung des
Strombezugspreises auf 5,5 Cent/kWh steigt sie nur
auf wenig über 3 Jahre an.
Sensitivitätsanalyse Amortisationszeit
Gaspreis [kWhhs]
20
anlegbarer Wärmepreis
ct/kWh
[EUR/kWh]
Ist 3,5
Strom-Arbeitspreis [ct/kWh]
6,5
5,5
7,5
45,62
2,38
2,74
2,11
3,0
39,11
2,17
2,46
1,94
4,0
52,14
2,65
3,10
2,31
Wirtschaftlichkeitsanlayse einer 1,1 MWel-BHKW-Anlage in der Steinzeugindustrie
Leistungs- und Verbrauchsdaten
elektrische Leistung
[kW]
1.100
thermische Leistung
[kW]
1.100
elektrische Wirkungsgrad
[%]
39,3
thermische Wirkungsgrad
[%]
39,3
Auslastung
[h/a]
7.500
Stromerzeugung
[MWh/a]
8.250
Wärmeerzeugung
[MWh/a]
8.250
Brennstoffnutzungsgrad
[%]
78,6
Primärenergie-Einsparung durch KWK gegenüber bester verfügbarer
Technik der ungekoppelten Erzeugung (nach EU-Referenzwerten)
[%]
15,7
[ct/kWhel]
11,6
[ct/kWhHso]
3,5
Investition
[TEUR/a]
1.500
Kapitalkosten, 15 Jahre Nutzungsdauer, Zinsatz 5,5 %
[TEUR/a]
149,44
Verbrauchsgebundene Kosten
[TEUR/a]
813,95
Betriebsgebundene Kosten (1,50 ct/kWhel)
- Instandhaltung einschl. Bedienung, Versicherung und Verwaltung
[TEUR/a]
Wirtschaftlichkeit der BHKW-Anlage
Strompreis (einschl. EEG/KWKG-Umlage und Stromsteuer)
Erdgaspreis (einschl. Energiesteuer)
123,75
Gutschriften
- Wärmeerzeugung (Wärmepreis = 45,62 EUR/MWh)
[TEUR/a]
376,41
- Stromerzeugung
Zusatz-/Reservestrom (-40 EUR/kWel)
[TEUR/a]
-44,00
Arbeit (6,50 ct/kWhel)
[TEUR/a]
536,25
EEG/KWKG-Umlage (3,53 ct/kWhel)
[TEUR/a]
291,23
127,05
- Energiesteuer
Strom (1,54 ct/kWhel)
[TEUR/a]
Erdgas (0,41 ct/kWhHs)
[TEUR/a]
95,35
- KWKG-Zuschlag (2,24 ct/kWhel)
[TEUR/a]
184,54
Jahreskostenvorteil
[TEUR/a]
479,67
Betriebskostenvorteil
[TEUR/a]
629,11
[a]
2,4
Amortisationszeit (ohne Verzinsung)
21
KWK–Contracting
Anbieter von
ContractingDienstleistungen für
KWK-Anlagen
www.bkwk.de/industrie
Contracting
als Instrument
zur Realisierung
von KWK
Oftmals werden hocheffiziente industrielle KWKAnlagen nicht realisiert, obwohl wirtschaftliche
Potenziale in den Unternehmen vorhanden sind.
Die Ursachen können vielfältig sein: begrenzte Finanzierungsmöglichkeiten, Erwartungen an extrem
kurze Kapitalrücklaufzeiten, Vermeidung zusätzlicher Risiken, fehlende Fachkräfte für die Planung
und Realisierung oder unzureichende Fachkenntnisse und Erfahrungen.
Hier bietet sich die Realisierung mit Unterstützung
eines Energiedienstleisters über ein Contracting an.
Contractoren bieten in der Regel umfassende Lösungen an, die an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst
werden können. Dies reicht von der Konzeption und
Planung der Anlage bzw. einer Energiezentrale über
die Realisierung einschließlich der Finanzierung bis
hin zur Betriebsführung mit Wartung und Instandhaltung. Für den Industriebetrieb eröffnet sich damit ein neuer Weg zu einer kostengünstigen und
umweltfreundlichen Energieversorgung.
Für den Contracting-Nehmer ergibt sich der Vorteil, Risiken der Investition und des Anlagebetriebs
auf den Contractor zu übertragen. Die begrenzten
eigenen personellen Ressourcen können anderweitig sinnvoll eingesetzt werden. Eine ganz wichtige
Rolle kann in der industriellen Anwendung die Tatsache spielen, die KWK-Anlage nicht im bilanziellen Anlagenvermögen zu führen. Hier geht es um
Kennzahlen und daraus abzuleitende Folgen für die
Bonität des Unternehmens, letztlich um die Finanzierungskraft und Finanzierungskonditionen für die
eigentlichen Kernaufgaben des Unternehmens.
Bei einem Contracting-Modell bleibt die Liquidität
des Unternehmens erhalten – ohne auf den Einsatz
moderner, hocheffizienter Anlagen zu verzichten.
Die Eigenkapitalquote, eine wesentliche Kennzahl
im Rating, ist besser, da weniger Mittel im Anlagevermögen gebunden sind. Da Leasing offen auszuweisen ist und im Rating dem Anlagevermögen
hinzugerechnet wird, kommt nur "echtes" Contracting, also tatsächliches wirtschaftliches Eigentum
der KWK-Anlagen in dritter Hand, in Frage.
Der Contracting-Geber kann in der Regel Erfahrungen aus verschiedenen Projektrealisierungen und
Synergien nutzen. Sein fachliches und energiewirtschaftliches Know-how kann gezielt zur Risikominimierung und zur Kostenreduzierung eingesetzt
werden.
Beim häufig realisierten Energieliefermodell verbleibt die Anlage für die Laufzeit des Vertrages
(z.B. 10 Jahre) im Eigentum des Contractors. Bei
einem Betriebsführungsmodell bleibt der Firmeneigentümer auch Eigentümer der Erzeugungsanlage,
bei einem Kooperationsmodell wird eine gemeinsame Gesellschaft zur Durchführung der Energieversorgung gegründet.
Contracting-Beispiel: GuD-Heizkraftwerk Ludwigshafen Süd
22
Beispiele aus der Industrie:
Bayerische Motoren Werke AG
Werk Leipzig
Beschreibung des Unternehmens
Die BMW Group ist mit ihren drei Marken BMW, MINI und Rolls-Royce einer der
weltweit erfolgreichsten Premium-Hersteller von Automobilen und Motorrädern. Als
internationaler Konzern betreibt das Unternehmen 24 Produktionsstätten in 13 Ländern sowie ein globales Vertriebsnetzwerk mit Vertretungen in über 140 Ländern.
In dem neuen Fahrzeugwerk in Leipzig, einer der modernsten Automobilfabriken, fertigen mehr als 2.600 Mitarbeiter BMW-Automobile für Kunden in der ganzen Welt.
Beschreibung des KWK-Projektes
2009 wurde ein Blockheizkraftwerk (BHKW) auf dem Werksgelände in Betrieb genommen. Das BHKW wurde vollständig in die bereits bestehende Energiezentrale des
Werkes integriert, unter anderem wurden ein Trafo zur Umwandlung des erzeugten
Stroms auf die übliche Netzspannung angeschlossen und die Zu- und Abluft für den
Motorblock angelegt. Die Abwärme des Motors wird in den werkseigenen Heizungskreislauf eingespeist und versorgt vor allem die hochautomatisierten Prozesse in der
Produktion wie beispielsweise in der Lackiererei.
„Das BMW-Werk Leipzig hat sich seit seiner Gründung ambitionierte
Ziele für einen möglichst nachhaltigen Betrieb gestellt und diese
konsequent umgesetzt. Ausschlaggebend für die Entscheidung,
ein BHKW im Werk Leipzig zu installieren, war vor allem die hohe
Energieeffizienz der Anlage. Eine Investition in die Zukunft, sowohl
in ökologischer als auch in ökonomischer Hinsicht.“
Manfred Erlacher,
Leiter BMW-Werk Leipzig
Technische Daten
Technik:
Erdgas-BHKW
Hersteller:
GE-JENBACHER JMS 620, 3 MWel
Planer:
-
Betreiber:
BMW AG
Investitionssumme:
2,4 Mio. €
Inbetriebnahme:
2009
Jährliche Stromproduktion:
21.000 MWh
23
Cargill Deutschland GmbH
Beschreibung des Unternehmens
Cargill ist ein internationaler Produzent und Anbieter von Produkten und Dienstleistungen in den Bereichen Nahrungsmittel, Landwirtschaft, Finanzen und technische Industrie. 1865 gegründet, beschäftigt das privat geführte Unternehmen
131.000 Mitarbeiter in 66 Ländern, davon 1.600 Mitarbeiter an 12 Standorten in
Deutschland. Am Standort Krefeld von Cargill wird Stärke aus dem nachwachsenden
Rohstoff Mais hergestellt. Die Hauptprodukte Stärke und Stärkederivate, wie z.B.
Traubenzucker oder kalorienfreie Süßungsmittel, finden zum großen Teil Absatz in
der Lebensmittelindustrie, aber auch in technischen Anwendungen. Aus den Nebenprodukten, Fasern aus Maiskornschalen und Proteinen, werden hochwertige Futtermittel hergestellt. Das Unternehmen beschäftigt an dem Standort 582 Mitarbeiter.
Beschreibung des KWK-Projektes
2004 wurden zwei Kohlekessel zur Dampferzeugung aus dem Jahr 1954 stillgelegt
und eine moderne Gegendruck-Entnahme-Dampfturbine zusammen mit einem neuen, mit Erdgas befeuerten Dampfkessel installiert. 2005 wurde ein seit 1996 in Betrieb
befindliches Motor-BHKW auf Basis von Schweröl modernisiert und auf Erdgasbetrieb umgerüstet. Das BHKW erzeugt u. a. Heißluft von 320 °C, die für Trocknungsprozesse eingesetzt wird.
„KWK hat am Standort Krefeld eine lange Tradition. Sie passt
vollständig in die Unternehmensphilosophie von Cargill, die CO2Emissionen der Produktionsstätten kontinuierlich zu senken und
so einen nachhaltigen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten.
Durch die Modernisierungen konnten wir erhebliche Einsparpotenziale realisieren und die CO2-Emissionen um über 30 % senken.“
Karsten Kramer,
Kraftwerksleiter Krefeld
Technische Daten
Technik:
Motor-BHKW mit 14 MW; Dampfturbine 25 MW
Hersteller:
Wärtsilä - 16V50DF;Turbine: BVI (heute MAN Turbo)
Planer:
Cargill + Fichtner
Betreiber:
Cargill Deutschland GmbH
Investitionssumme:
>20 Mio. €
Inbetriebnahme:
1996 / 2005 (Modernisierung)
24
LEIPA Georg Leinfelder GmbH
Beschreibung des Unternehmens
Die LEIPA ist ein mittelständisches Familienunternehmen mit über 160-jähriger Tradition, das von einer Management–Holding geleitet wird. Die Firmengruppe ist in den
Geschäftsfeldern Magazinpapier, Verpackung und Service tätig. Produktionsstandorte sind Schwedt, Schrobenhausen und Bukarest. Neben Deutschland ist das Unternehmen mit eigenen Vertriebsgesellschaften in England, Frankreich und Polen tätig.
2010 realisierte die Firmengruppe mit 1.500 Mitarbeitern einen Umsatz von 660 Mio. R.
Am Standort Schwedt sind 750 Mitarbeiter beschäftigt.
Beschreibung des KWK-Projektes
Die Erzeugung von Prozessdampf und Strom sorgt gleichzeitig für eine langfristige
sichere und umweltfreundliche Entsorgung der bei der Papierproduktion auf Altpapierbasis anfallenden Reststoffe und sichert den störungsfreien Betrieb der Papierproduktion. Der Einsatz von Ersatzbrennstoffen (EBS) zur Energieversorgung unter
Substitution des bisherigen Energieträgers Erdgas reduziert die Jahresenergiekosten
des Produktionsstandortes.
„In Prozessindustrien, wie z.B. in der Papierindustrie, ist die effiziente
Energieerzeugung ein wesentlicher Wettbewerbsfaktor. Wir können
hier in Schwedt durch die thermische Verwertung der Rejekte und
Schlämme aus der Papierproduktion sowohl die Entsorgungskosten
als auch die Kosten der Energieerzeugung deutlich reduzieren.“
Peter Probst,
Geschäftsführer der LEIPA
Georg Leinfelder GmbH
Technische Daten
Technik:
Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung, Entnahme-Kondensationsturbine mit 25 MWel und 155 t/h Frischdampferzeugung.
Hersteller:
AE & E (Austrian Energy and Environment)
Planer:
Austrian Energy and Environment / E.ON Energy Projects
Betreiber:
LEIPA / Betriebsführung Kraftwerk Schwedt GmbH & Co. KG
Investitionssumme:
164 Mio. €
Inbetriebnahme:
2010
Jährliche Stromproduktion:
116.000 MWh/a
25
PERI GmbH
Schalung Gerüst Engineering
Beschreibung des Unternehmens
PERI wurde 1969 von Artur Schwörer gegründet und ist heute ein international
führender Anbieter von Schalungs- und Gerüstsystemen. In 49 nationalen Gesellschaften erzielen die ca. 5.500 Mitarbeiter des familiengeführten Unternehmens
einen Jahresumsatz von rund 825 Mio. R. Firmenzentrale, Entwicklung und Produktions-standort sind in Weißenhorn bei Ulm angesiedelt. Dort sind etwa 1.200 Mitarbeiter beschäftigt.
Beschreibung des KWK-Projektes
Die Erweiterung der Produktionsstätte wurde genutzt, um eine neue Energiezentrale
auf Basis eines Biomasse-Heizkraftwerkes zu errichten, in dem die in der Produktion
anfallenden Späne thermisch verwertet werden. Mittels eines Thermoöl-Kreislaufes
wird u. a. eine ORC-Anlage zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung beheizt.
Die Abwärme aus der Stromerzeugung beheizt Büroräume und Produktionshallen
sowie benachbarte Wohngebäude über ein neu errichtetes Fernwärmenetz.
„Nachhaltigkeit ist Teil unserer Firmenphilosophie: PERI-Systeme
zeichnen sich durch Qualität und hohe Einsatzzahlen aus und unsere
Engineering-Lösungen minimieren den Materialeinsatz auf der Baustelle. Effiziente Produktionsprozesse und das PERI-eigene, im Jahr
2008 in Betrieb genommene Biomasse-Heizkraftwerk sichern den
schonenden Umgang mit Ressourcen in unserem Unternehmen.“
Dieter Eismar,
Geschäftsführer Produktion und Supply Chain Technische Daten
Technik:
Biomasse-Heizkraftwerk (ORC) 2 x 4.500 kWth, 600 kWel
Hersteller:
TURBODEN (T600)
Planer:
Gammel Engineering GmbH
Betreiber:
PERI GmbH
Investitionssumme:
5 Mio. €
Inbetriebnahme:
2008
Jährliche Stromproduktion:
4,7 GWh
26
Warsteiner Brauerei
Haus Cramer
Beschreibung des Unternehmens:
Die Warsteiner Brauerei, gegründet 1753, zählt zu den größten Privatbrauereien
Deutschlands. Der überwiegende Teil der Biere wird in der Waldpark-Brauerei in
Warstein gebraut, weitere Marken in Paderborn, Herford und den Betriebsstätten der
König Ludwig Schloßbrauerei Kaltenberg. Zudem wird die Marke Warsteiner, die in
über 60 Länder weltweit exportiert wird, international auch in Lizenz gebraut und
vertrieben. Das jährliche Absatzvolumen der Warsteiner Gruppe liegt bei 4,5 Mio. Hektolitern, der Umsatz beläuft sich auf rund 560 Mio. R.
Beschreibung des KWK-Projektes
Das eigene Blockheizkraftwerk in Warstein, das im Oktober 2009 in Betrieb genommen wurde, ist ein Baustein eines Energie-Gesamtkonzeptes, um die Belastungen
der Umwelt und den Verbrauch von Ressourcen im Produktionsprozess stetig zu
minimieren. Es deckt 10 % des Eigenbedarfs an elektrischer Energie und senkt die
CO2-Emissionen um ca. 5.000 Tonnen jährlich. Bei der Konzeption der Anlage wurden
schon bestehende Wassertanks als neue Pufferspeicher in die neue Anlage integriert.
„Mit neuen und energieeffizienten Maßnahmen wie die Investition
in unser BHKW geben wir als mittelständischer Betrieb ein gutes Beispiel, wie man den Energieverbrauch spürbar senken, den steigenden
Energiekosten entgegenwirken und nachhaltig die Umwelt entlasten
kann. Nachhaltiges Handeln ist fester Bestandteil der Unternehmensstrategie der Warsteiner-Gruppe.“
Peter Himmelsbach,
Geschäftsführer Technik
der Warsteiner-Gruppe
Technische Daten:
Technik:
2 Motor-BHKW mit insgesamt 2,3 MWel
Hersteller:
AGO AG & MWM
Planer:
---
Betreiber:
Warsteiner Brauerei
Investitionssumme:
3 Mio. €
Inbetriebnahme:
2009
Jährliche Stromproduktion:
15 GWh
27
Der B.KWK ist...
Ziel:
Effizienzsteigerung bei der Energieumwandlung für Klimaschutz
und Ressourcenschonung. Gegründet 2001
KWK kommt.
Aber nicht von
selbst. Mischen
Sie sich ein!
In Zahlen:
430 Mitglieder mit 55.000 Beschäftigten und einem
Umsatz von 27 Mrd. R pro Jahr, die mit 7 Gigawatt
elektrischer Leistung 18 Terawattstunden KWK-Strom
pro Jahr erzeugen. (Stand Mitte 2010)
sonstige
einzelpersonen
Anbieter
betreiber
Diese Broschüre wurde übergeben durch:
Unbenannt-1 1
B.KWK Bundesverband
Kraft-Wärme-Kopplung e.V.
Markgrafenstraße 56, 10117 Berlin
Tel. +49 (0) 30 / 270 192 81-0
Fax +49 (0) 30 / 270 192 81-99
[email protected]
www.bkwk.de
Fachliche Unterstützung:
Dipl.-Ing. Wolfgang Suttor,
Projektgruppe Industrie des B.KWK
Dieses Projekt wurde gefördert von:
Die Verantwortung für den Inhalt dieser
Veröffentlichung liegt bei den Autoren.
gedruckt auf FSC-zertifiziertem Papier
07.02.2011 16:45:36 Uhr
Stand: 2/2011 / Design: Anja Teßmann
Kraft-Wärme-Kopplung
in der Industrie:
www.bkwk.de/industrie
... ein breites gesellschaftliches Bündnis von Unternehmen,
Institutionen und Einzelpersonen zur Förderung der Kraft-WärmeKopplung, unabhängig von Art und Größe der Anlagen, vom
Einsatzbereich und vom verwendeten Energieträger.