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Kleinkraftwerk im Heizungskeller

Zwar sind Blockheizkraftwerke eines der Energiekonzepte der Zukunft, bisher aber lohnten sie sich nur für größere Gebäude. Ein Feldtest der Badenova erprobte 20 Geräte einer neuen Generation von Mikro-BKHW, die sich besonders für Einfamilienhäuser eignen. Zum Einsatz kamen zwei gasbetriebene Anlagen: Der 10 Lion-Powerblock der Firma OTAg und der stirlingbetriebene Whispergen. Der Vorteil beider Modelle liegt darin, dass sie das Gas extern, außerhalb des Motors, verbrennen und deshalb weniger Schadstoffe ausstoßen als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Unter der Hitze weitet sich das Arbeitsgas im Motor aus und treibt Kolben an, deren Bewegung ein Generator wiederum zu elektrischer Energie umwandelt. Für die nötige Kühlung sorgt ein Wasserkreislauf, in dem die Abwärme gleichzeitig Heiz- und Brauchwasser erhitzt. Im Feldtest in 20 Ein- oder Zweifamilienhäuser zeigte sich, inwieweit die Prototypen schon für den Markt geeignet waren.

Lokale Handwerksbetriebe sorgten für fachliche Betreuung während die Hochschule Offenburg das Projekt begleitete und schon im Vorfeld ein spezielles Messkonzept entwickelte. Durch das umfangreiche Monitoring standen bei Projektende 2011 erstmals ausreichend Daten zur Verfügung, um den Einsatz von Mikroblockheizkraftwerken zu analysieren.

Projektdaten

Projektnummer 2008-09
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger badenova AG & Co. KG
Laufzeit bis Juni 2010
Zuschuss 147.584

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Verwertung biogener Abfälle zur Erzeugung stofflicher, thermischer und elektrischer Energieträger und deren Nutzung
Freiburg

Ein geschlossener Energiekreislauf für die Deponie Eichelbuck

Während auf der Deponie Eichelbuck im Freiburger Mooswald früher Haushaltsmüll entsorgt wurde, ist die Anlage heute für Grünabfälle aller Art zuständig. Dieser Wandel wirkt sich auch auf die Energieversorgung der Anlage aus, die momentan durch zwei mit Deponiegas betriebene Mikrogasturbinen erfolgt. Deponiegas entsteht beim biologischen und chemischen Abbau von organischem Abfall. Dieser fällt jedoch in unvorbehandelter Form in deutschen Deponien nicht mehr an, so dass die Menge an Deponiegas stetig zurückgeht. Deshalb müssen sich die Deponiebetreiber nach neuen lokalen und umweltfreundlichen Energiequellen umsehen. Grünabfälle, wie sie am Eichelbuck verarbeitet werden, bieten dieses Energiepotential. Bisher trennte man auf der Anlage Grünabfall in holziges Material für die Zufeuerung in der eigenen Hackschnitzelanlage und erdiges Material, das in der Landwirtschaft ausgebracht wurde. Eine Pyrolyseanlage und eine verbesserte Hackschnitzelanlage sollen in Zukunft die Grünabfälle ökologisch und wirtschaftlich effizienter nutzbar machen. Pyrolyseverfahren wurden schon in mehreren Innovationsfondsprojekten erprobt. Sie eignen sich besonders für Materialien, die nicht auf herkömmliche Weise zu Biogas vergärbar sind. In der Freiburger Anlage sind das beispielsweise Grünschnitt, Pferdemist und diejenigen Holzreste, die sich nicht für Holzhackschnitzel eignen. Im Pyrolyseofen verschwelt die Biomasse unter großer Hitze und ohne Sauerstoffzufuhr zu Verbrennungsgas und Biokohle. Biokohle ist vielseitig einsetzbar und anders als die ursprüngliche Biomasse leicht, kompakt und somit einfach zu transportieren. Beigemengt zum Substrat in Biogasanlagen, erhöht sie die produzierte Gasmenge. Auch der aus Speiseresten auf dem Eichelbuck hergestellte Kompost verbessert mit Biokohle sein Nährstoffprofil. In den Boden eingebracht – direkt oder im angereicherten Kompost oder Gärrest – verbessert Biokohle die Bodenqualität, erhöht den Ertrag und verringert den Bedarf von Kunstdüngern. Die Abwärme der Pyrolyseanlage trocknet die auf der Anlage produzierten Hackschnitzel. In Zukunft ersetzt ein Hackschnitzel-BHKW eine der Mikrogasturbinen, deren Einsatz durch das schwindende Deponiegas nicht mehr rentabel ist. Die Hackschnitzelanlage verfügt mit einer extern gefeuerten Heißgasturbine über eine innovative, noch wenig eingesetzte Technologie. In der Anlage verbrennen die Hackschnitzel zu Asche und heißem Abgas, das indirekt über einen Wärmetauscher die Zuluft der Turbine erhitzt. Verunreinigtes Rauchgas und saubere Turbinenluft bleiben so getrennt; ein Verfahren das den schnellen Verschleiß durch Abgaspartikel verhindert. Die Hackschnitzelanlage wiederum liefert Abwärme für die Speiseresteaufbereitungsanlage. In einigen Jahren wird auch die zweite Mikrogasturbine durch eine Heißluftturbine ersetzt, die zusätzlich Strom und Wärme aus regenerativen Energien liefert. Angereichert mit Biogas, kann das restliche Deponiegas im BHKW Landwasser verbrannt werden; ein Verfahren das bereits durch ein weiteres Innovationsfondsprojekt erprobt ist. Pro Jahr spart das Konzept 2.600 Tonnen CO2 ein. Mit dem aufeinander und auf die vorhandenen Abfallstoffe abgestimmten Energiekreislauf zeigt die Deponie den Weg auf von der Müllverarbeitung des 20. zur der des 21. Jahrhunderts.

Sektorenkopplung im Kleinen - Optimierung der Energieeffizienz der Metzgerei Reichenbach auf Basis des Prinzips der "Sektorenkopplung"
Glottertal

Sektorenkopplung im Kleinen

Die Metzgerei Reichenbach hat sich passend zu ihrem ganzheitlichen Konzept zum Ziel gesetzt, ihre Energieeffizienz mithilfe des Prinzips der Sektorenkopplung zu optimieren. Damit möchte sie die Umsetzbarkeit dieses Ansatzes demonstrieren und so anderen Gewerbetreibenden als Vorbild dienen. Als Sektorenkopplung wird die Vernetzung der Energiewirtschaftssektoren Elektrizität, Wärme, Verkehr und Industrie mit dem Ziel verstanden, durch gemeinsame Betrachtung aller Sektoren über Einzellösungen hinausgehende Synergien zu schaffen und so eine größtmögliche Energieeffizienz zu erzielen. Diese ganzheitliche Betrachtung wird als wesentlicher Bestandteil zur Dekarbonisierung und Integration erneuerbarer Energien angesehen, weil u. a. flexible Speicher für regenerative Stromüberschüsse über z. B. Batteriespeicher hinaus geschaffen werden können. Bisher wird dieser Ansatz aber im Großen, also eher volkswirtschaftlichen Maßstab gedacht. Synergien, die durch Sektorenkopplung in einer der kleinsten Einheiten – nämlich dem Gewerbebetrieb – genutzt werden könnten, werden bis dato nicht ausgeschöpft. Denn gerade für Gewerbetreibende zählen in der Energietechnik bislang einfache und robuste, konventionelle Lösungen, damit ausreichend Kapazität zur Verfügung steht, sich auf das Kerngeschäft zu konzentrieren. Entsprechend hat sich das Handwerk auf diese konventionellen Lösungen spezialisiert. Die Metzgerei Reichenbach verfolgt auch im eigentlichen Kerngeschäft einen ganzheitlichen Ansatz. Aufzucht, Schlachtung und Direktvermarktung komplett aus einer Hand und alles in einem Aktionsradius von max. 50 km - das ist nicht nur in Deutschland einmalig. Diese ressourcenschonende Arbeitsweise wurde schon immer seitens Inhaber Ulrich Reichenbach durch einen Blick über den Tellerrand weiter ausgebaut, z. B. durch den frühzeitigen Einsatz natürlicher Kältemittel in der Kühlung. Auf Basis des Prinzips der Sektorenkopplung will der Hauptstandort der Metzgerei Reichenbach nun den nächsten Schritt gehen. Hierzu zählt der vernetze Einsatz von dezentralen Stromerzeugern wie Photovoltaik und einem Blockheizkraftwerk, welches Wärme für eine Kältemaschine erzeugt. Zudem können die daraus resultierenden erneuerbaren bzw. primärenergiesparenden Stromüberschüsse in Form von Kälte in einem innovativen Phasenwechselspeicher eingespeichert werden. Wichtiger Überbau zwischen Erzeugern, Speichern und Abnehmern ist dabei eine übergeordnete Steuerung mit Möglichkeiten zum aktiven Lastmanagement, um eine bestmögliche Energieeffizienz zu erreichen. Wesentlich für eine gesamtvolkswirtschaftliche Bewertung des Konzepts ist aber, dass die Speicherung des Überschussstroms in Wärme und Kälte eine Alternative zur umstrittenen Batteriespeicherung und zur in Zukunft voraussichtlich stärker eingeschränkten Speicherwirkung des Netzes der öffentlichen Versorgung darstellt. Die daraus resultierende Komplexität dieser Gesamtanlage macht eine längere Evaluierungsphase notwendig, in der das ausführende Handwerk eingebunden wird, wodurch eine Leuchtturmwirkung und Übertragbarkeit der „Sektorenkopplung im Kleinen“ erreicht werden soll.