Projekt: Interaktive Tafeln Teil 4-2

Projektbeschreibung

Das Projekt wurde 2006 neu gestartet.
Die Tafel zeigt einen Vergleich zwischen einer dezentralen Versorgung von zwei Mehrfamilienhäuser mit Strom und Fernwärme mittels eines BHKWs als Energieversorger und der herkömmlichen Versorgung mit Strom durch ein zentrales Kohlekraftwerk und Wärmeversorgung durch gasbetriebene Kesselheizung im Haus. Dem Betrachter soll vermittelt werden, dass ein lokales BHKW  vor Ort,  aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht sinnig ist. Als Bezugsgröße wird der direkte Vergleich zum CO2 Ausstoß dargestellt. Weitere Werte die miteinander verglichen werden sind. Der Verbrauch in kW/h, m³ oder Heizwert von Gas, Wärmebedarf in kW.

Da das BHKW wärmegesteuert ist und Strom als Nebenprodukt anfällt wird der Gasverbrauch zur Erfassung des CO2 Ausstoßes umgelegt und anteilig auf die einzelnen Gebäude aufgeteilt.
Als Grundlage zur Emissionsermittlung gilt:

Bei der Verbrennung von 1 l Heizöl wird 2,9 kg fossiles CO2 und bei der Verbrennung von

1 m³ Erdgas 1,9 kg fossiles CO2 in die Atmosphäre ausgestoßen.

Alle Angaben sind auf der Tafel fest hinterlegt und werden bei Betätigung des Kreislaufs beleuchtet.
In der Aufteilung der Tafel soll im oberen Drittel zwei Mehrfamilienhäuser angeordnet sein, die vom BHKW versorgt werden. Vom Aufbau her sieht man mittig ein Modell eines BHKWs. Dieses hat Versorgungsleitungen aus LED Wegen (Wärme rot, Strom blau) zu den einzelnen Häusern.
Gespeist wird das BHKW mit Gas (gelbe LED Wege) von einem öffentlichen Netz.

Erster Kreislauf

Vom BHKW aus gehen Strom und Wärme zu den zwei Mehrfamilienhäuser (HO Modelle eingebauten Häusern) Die Wege werden mit roten (Strom) und blauen (Wärme) LEDs gezeigt.. Der Öffentliche Stromanbieter wird ebenfalls als Symbol dargestellt und mit dem Stromnetz verknüpft.
Die Möglichkeit der Stromeinspeisung ins Netz soll bei Überschuss gewährleistet sein wie die Versorgungssicherheit bei Unterproduktion oder Ausfall.

Der zweite Kreislauf zeigt ein Kohlekraftwerk als Modell und zwei Häuser im HO Maßstab (Mehrfamilienhaus).
Versorgt werden sie durch das Stromnetz KKW und vom Gasanbieter.
Die Übertragungsverluste werden durch ein Energieschaubild dargestellt und die Wärmeverluste anhand eines Flusses der vom Kühlwasser aufgeheizt wird.
Beim Kraftwerk entsteht durch die Erzeugung von Strom CO2 und zusätzlich wird in den Häuser zur Wärmeerzeugung durch Gas / Öl im Heizkessel CO2 erzeugt.
Dieser negative Trend wird durch einen grottenschlechten Wirkungsgrad verstärkt.

Erklärung der Darstellung

Auf der Tafel befinden sich drei Schalter. Der erste schaltet den BHKW Kreislauf.
Der zweite Schalter kann in diesem Netz zwei Häuser wegschalten so dass eine Steigerung von Strom und Wärme zu erkennen ist die ebenfalls als feste Werte angezeigt werden.
Eventuell mit Stromrückvergütung.
Der dritte Schalter schaltet den KKW Kreislauf an und den BHKW Kreislauf aus.
Es ist immer nur ein Kreislauf aktiv.
In diesem Kreislauf werden nur die festen Zahlen gezeigt
Wirkungsgrad vom BHKW bis zum Hausanschluss und Wirkungsgrad vom KKW bis zum Hausanschluss

Wie kam es zu diesem Projekt?

Auch wir wollen auf die Dringlichkeit hinweisen den CO² Ausstoß zu verringern um der globalen Erderwärmung entgegenzuwirken.
Das Umweltbewusstsein wollen wir fördern indem wir auf dieser Tafel zeigen, wie man die Energie zum Heizen und Warmwasserbereitung effizienter über einen höheren Wirkungsgrad nutzen kann.
Eine Möglichkeit bietet der Betrieb eines BHKWs entweder als Versorgungsstation im Haus, oder größer dimensioniert als zentrales Kleinkraftwerk im Häuserverbund.
Hintergedanke ist der Trend zur zentralen Bedarfserzeugung vor Ort.
Dadurch fallen längere Versorgungswege weg, die in der Regel einen schlechteren Wirkungsgrad durch Übertragungsverluste hervorrufen.
Also: Weg vom Großkraftwerk auf der grünen Wiese und hin zum bedarfsorientierten Kleinkraftwerk vor Ort.
Wie das aussehen kann soll auf unserer Tafel in Form einer kleinen Siedlung mit Fernwärmenetzwerk und separaten BHKW anschaulich und leicht verständlich dargestellt werden.

Ein erster Entwurf wurde zusammen mit Frau Doktor Weller ausgearbeitet.
Den Betrachtern soll der Einsatzbereich und die Wirtschaftlichkeit als Alternative zur vorhandenen Standartversorgung mit Gas oder Öl näher gebracht werden.
Folgende Darstellungsformen wurden im Vorfeld erörtert.

• Ein Elektromotor symbolisiert das BHKW. Im oberen drittel der Tafel, zentriert angeordnet. Vielleicht auch nur ein Modell oder Bild.
• Antrieb durch Gas/Biogas, evtl. Lauflichtchen.
• Alternative Treibstoffe aufführen.
• E-Motor treibt ein Endlostransparent an, welches den Wechsel von Tag und Nacht, Sommer, Winter, (im Optimalfall) erzeugt.
• Versorgungsweg bei Wärmeabgabe an Verbraucher durch Lauflichtchen kenntlich machen.
• Dadurch wird ein Effekt erzielt, der tausende von Betrachtern in einen magischen Bann zieht.
• Die davon resultierende Wirtschaftlichkeit darstellen. Und zwar:
• Rückvergütung der Stromeinspeisung in KW/h und € als Zahlen (LED Fenster).
• Kostenvergleich von Energiemenge in KJ. Gegenüberstellung des Bedarfs von einem Einfamilienhaus mit Standardversorgung Gas oder Öl. Alternativ Einfamilienhaus im Fernwärmeverbund mit Stromeinspeisung.

Auslegung der Verbrauchs und Emissionswerte

Berechnungsverlauf des CO2 Ausstoß im BHKW Kreislauf.
Die Leistungsaufnahme des BHKW wurde mit 25 kW angenommen.
Bei einem Wirkungsgrad von 87% und einer Aufteilung der thermischen Leistung in 2/3 und die elektrische Leistung in 1/3 ergeben sich eine Leistungsabgabe von
Thermisch:      16 kWh
Elektrisch:         9 kWh
Die jährlichen Betriebsstunden des BHKWs werden mit 8250h angenommen.
Für die zwei Häuser benötigt man zusammengerechnet 132000 kWh/a.

Bei einem Wirkungsgrad vom BHKW mit 87% ergeben sich eine Leistungsmenge von
149160 kWh im Jahr vor dem BHKW.
In Gas umgerechnet ergeben sich 164076 kWh im Jahr.
Das entspricht einer CO2 Belastung von ca. 33 t im Jahr. Berechnungsverlauf des CO2 Ausstoß im KKW Kreislauf.
Hier muss die Strom- und Heizseite addiert werden.
Der Strombedarf der beiden Häuser liegt bei 30600 kWh im Jahr.
Plus 2% Leitungsverluste ergeben sich 31212 kWh/a.
Das KKW hat einen Wirkungsgrad von 38%, damit kommen wir auf 50563 kWh/a.
Werden diese mit Braunkohle erzeugt sind das noch mal mit dem Primärenergiefaktor 1,2 zusammengerechnet 60676 kWh im Jahr auf der Stromseite.
Zuzüglich der Emissionen vom Kessel mit angenommenen Wirkungsgrad von 90%.
Gasverbrauch von 159720 kWh im Jahr.
Daraus resultiert ein Gesamt CO2 Ausstoß von ca. 56 Tonnen im Jahr