Projekt Heizung und BHKW

Durch den Einsatz eines Blockheizkraftwerkes und eines modernen Gasbrennwertgerätes trägt die Technikerschule Butzbach, kurz TSB, aktiv zum Klimaschutz bei. Das Gasbrennwertgerät stellt an der TSB die Versorgung mit Wärme, also Heizung und Warmwasser sicher. Es hat eine Leistung von maximal 440 kW und nutzt für eine besonders hohe Effizienz auch die Abwärme aus dem Abgas. 

Ein Blockheizkraftwerk ist eine so genannte Kraft-Wärme Maschine in Form eines Verbrennungsmotors, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt und hat an der Technikerschule eine Leistung von 43 kW thermisch und 18 kW elektrisch. Die anfallende Wärme aus dem Abgas, dem Kühlsystem und dem Schmierkreislauf wird zu Heizzwecken genutzt. Der Motor an der TSB ist ein Gasmotor und wird aus dem Erdgasnetz betrieben. Der Nutzen für den Betrieb eines Blockheizkraftwerkes liegt in dem hohen Gesamtwirkungsgrades und der Erzeugung von elektrischem Strom.

Dieser Strom wird von der Schule selber genutzt und der Überschussstrom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Diesen vergütet die Energie und Versorgung Butzbach GmbH nach dem Kraft-Wärme Kopplungsgesetz. Die Wärmeenergie, die vom BHKW abgegeben wird, nutzt die TSB zu 100 % selbst.

Das Projekt  Heizung und Blockheizkraftwerk wird vom Studierenden Lutz Trempenau der Fachrichtung Umweltschutztechnik betreut. Seit der Inbetriebnahme es BHKW hat er alle spezifischen Daten des BHKW  und des Gasbrennwertgerätes kontinuierlich ausgelesen und ausgewertet und Kosten und Nutzen gegenüber  gestellt.

Die Technikerschule Butzbach verfügt über 2 Wärmeerzeuger:

Einen Gasbrennwertkessel mit einer Leistung von max. 460 kW, und ein Blockheizkraftwerk (BHKW) mit einer thermischen Leistung von max. 32 kW und einer elektrischen Leistung von max. 14 kW.

Blockheizkraftwerk der Energiewerkstatt       ASV 18/43

Viessmann Gasbrennwertkessel mit Weisshaupt Gebläsebrenner

Es werden folgende Daten erfasst:

1.Stromproduktion vom BHKW

Das Blockheizkraftwerk ist seit dem 26.September 2002 in Betrieb und leistet seit dem einen großen Beitrag zum Umweltschutz und zur CO₂  Einsparung. Es wird von einem Ford Gasmotor mit 2 Litern Hubraum angetrieben und hat seine maximale Leistung bei 1500 U/min. 

Der große Vorteil eines BHKW´s ist, das es Wärme und elektrische Energie erzeugt. Die Wärme und der Strom kann direkt vom Verbraucher genutzt werden, und braucht nicht mit Verlusten über lange Wege transportiert werden.                                                                                                                              Wenn der Endkunde an der Steckdose 1 (eine) Kilowattstunde (kWh) Strom abnimmt, wurden dafür im Kraftwerk 4 kWh Energie in Form von Gas, Kohle oder Öl verbrannt. Ein großer Teil der eingesetzten Energie wird weggekühlt, da die benötigte Energie der elektrische Strom ist, und  nicht die Wärmeenergie.

Daher wird der elektrische Strom auch als “ Edelenergie “ bezeichnet. Für jede kWh Strom werden 660 Gramm CO₂ in die Atmosphäre emittiert. Für eine Kwh elektrischen Strom aus dem dezentralen BHKW werden nur ca. 130 Gramm CO₂ in die Atmosphäre eingebracht, und die Wärmeenergie wird nicht im Kühlturm “ verbraten “, sondern für Heiz- oder Kühlzwecke genutzt. Bei den Kühlzwecken möchte ich auf das schulinterne Projekt der TSB “Kühlen mit der Sonne“ hinweisen. Das Projekt beschäftigt sich mit der Tatsache, dass mit Wärme gekühlt werden kann. Weitere Informationen finden Sie hier auf unserer Homepage im Bereich :                                          Umweltschutztechnik => Projekte der Studierenden (rechts oben) => Übersichts-Liste mit allen aktuellen Projekten.

Den Strom, welches unser BHKW produziert, wird von der Schule selbst genutzt. Falls mehr produziert wird, als benötigt, so wird es in das öffentliche Stromnetz eingespeist.                           Der eingespeiste Strom wird von den Stadtwerken nach dem Kraft- Wärme-Kopplungsgesetz (KWK) mit 5,5 Cent pro kWh vergütet. Diese Einspeisevergütung erhöht die Wirtschaftlichkeit, und das BHKW muss nicht gedrosselt werden. An der TSB ist das BHKW nach dem Wärmebedarf geregelt, und passt seine Leistung automatisch den Wärmeanforderungen an.

Seine Wirtschaftlichkeit macht :

  1. die Stromverdrängung aus, da jede nicht aus dem Netz  bezogene KWh mit ca. 12 Cent je nach (EVU) = EnergieVersorgungsUnternehmen gutgeschrieben werden kann.

  2. auf den Erdgaspreis keine Ökosteuer bezahlt werden muss.

  Der Strom wird in das Stromnetz eingespeist und nach dem Kraft-Wärme-Kopplung Gesetz zur Zeit (07/2004) mit 5,5 Cent. pro kWh vergütet.

2.) Betriebsstunden des BHKW an der TSB von Sep.2002 bis März 2004

Das BHKW an der TSB erreicht ca. 5000 Betriebsstunden im Jahr.

D.h. das BHKW ist 208 Tage im Jahr in Betrieb

Das BHKW läuft seit Inbetriebnahme, während der Heizperiode von Mitte September bis Ende Mai, sehr gleichmäßig annähernd 24 Stunden am Tag. Es wird während der Sommermonate stillgelegt, da sehr wenig Wärmebedarf an der TSB besteht. Es ist nicht möglich das BHKW ohne Wärmeabnahme in Betrieb zu lassen, um Strom zu gewinnen, und wäre auch eine große Energieverschwendung, wenn die Wärme nicht genutzt werden würde, da 70 % der eingesetzten Energie Wärmeenergie ist.

3.Starts des BHKW

Ein BHKW soll möglichst lange im Jahr in Betrieb sein und auch möglichst wenige Startvorgänge vornehmen, damit es die technische Lebensdauer von 80000 Stunden erreicht.

Die Mindestlaufzeit von 5000 Stunden wird an der TSB jederzeit erreicht !

Je höher die Lebensdauer, desto größer ist der Nutzen für die Umwelt, Erdatmosphäre und trägt damit zur Minderung von klimaschädlichem CO2 bei.

Folgende Stromdaten wurden ausgewertet:

Heizenergieaufteilung in der TSB am Beispiel des Gasverbrauches

Im obigen Diagramm wurde der gesamte Heizenergiebedarf im Zeitraum von 18 Monaten berechnet. Es konnte auch der Heizenergiebedarf des Niedrigenergiehauses (NEH) berechnet werden.
Das NEH hat einen Heizwärmebedarf von 51 Kwh/m²a ( Kwh pro Quadratmeter und Jahr). Damit erfüllt es die Anforderungen an ein NEH, welches bei maximal
70 Kwh/m²a Heizwärmebedarf liegen darf. Der durchschnittliche Heizwärmebedarf eines Altbaus liegt bei ca. 200-250 Kwh/m² a, also 4-5-mal so hoch. Es ist allgemein zu empfehlen Häuser gut zu dämmen, da diese Maßnahme die die Heizkosten senkt, die Umwelt vor unnötigen Schadstoffen schützt und die Behaglichkeit in den Wohnräumen erhöht.

Heizkostenaufteilung

Durch die Analyse des Gasbezuges konnte errechnet werden wie hoch die Heizkosten für das (NEH) an der TSB ist. Die Heizkosten für die Beheizung unseres NEH liegen bei 500 € pro Jahr, und die Gesamtfläche beträgt 250m² .

Maximumvergleich von Wirkleistung, Blindleistung und Einspeisung

Lastgangkennlinien

Lastgangkennlinien 48 Stunden

Lastgangkennlinien 30 Tage  am Beispiel Januar 2003

Während der Projektphase wurde und werden folgende Daten ausgelesen und ausgewertet:

          Daraus werden folgende Daten ermittelt:

          1.   Gasverbrauch der TSB und  Heizwärmebedarf .
          2.   Kosten Gas und Strom .
          3.   Wirkungsgrad vom BHKW und Input- Output Vergleich .
          4.   Effizienz des BHKW Heizwärmebedarf des NEH .
          5.   Stromverbrauch der TSB und Substitution durch BHKW .
          6.   Blindleistung und Spitzenstrombezug der TSB .
          7.   Tages- und Monatsganglinien durch die Auswertung des
                4-Quadrantenzählers.

Die Daten vom 4-Quadrantenzähler werden vom EVB ausgelesen und auf Wunsch per Mail zugesendet. Die Auswertung erfolgt durch Herrn Trempenau durch Excel-Tabellen.
Die Daten von den Wärmemengenzählern und Gaszählern werden vor Ort im Heizungskeller abgelesen. 
Die  Daten vom BHKW werden aus dem Tableau des BHKW Schaltschrankes ausgelesen. Die weitere Aufgabe, auch in Zusammenarbeit mit dem Nachfolgesemester 2003, war es eine Beschilderung für die Heizungsanlage zu entwerfen zu montieren.
Das Projekt ist gekoppelt an die Geothermie- und Solarthermieanlage  der TSB. Da beide Anlagen noch nicht in Betrieb sind, mussten die wärmetechnischen Aspekte nicht einbezogen werden.
Die Schlussfolgerungen über die Auswertung der Daten und die weitere technische Entwicklung ,obliegt dem Studiendirektor Herrn Stamm und den jeweiligen Fachabteilungen an der Technikerschule Butzbach (TSB).