Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bietet enormes Potenzial, CO2-Einsparungen und Energieeffizienz von Wärmenetzen zu maximieren. Ihr optimales Leistungsniveau erreichen die Anlagen in einem intelligenten Zusammenspiel aller integrierten Komponenten. Das gelingt dann, wenn Planungsprozess und Komponentenauswahl die spezifischen Anforderungen an das spätere Versorgungssystem effektiv umsetzen.

YADOS begleitet Planer und Betreiber bei der Konzeptionierung von Energiezentralen mit dem Ziel, diese auf den Stand von zukunftsfähigen Effizienzzentralen zu heben. Die Anlagengesamtwirkung steht dabei im Fokus. Dafür wird in modernen Wärmenetzen eine möglichst hohe Spreizung der Vor- und Rücklauftemperaturen bei möglichst niedriger Rücklauftemperatur angestrebt. Sie sind entscheidend für den wirtschaftlichen Betrieb und den Nutzungsgrad des Systems und beeinflussen maßgeblich u. a. die thermische Übertragungskapazität, den Volumenstrom, vorhandene Strömungs- und Wärmeverluste, den Wirkungsgrad der KWK und den elektrischen Pumpenaufwand. „Eine wirksame Optimierung des Rücklaufs setzt die genaue Kenntnis der Verbraucher voraus. Das heißt, wenn wir wissen, welches Temperaturniveau von welchen Abnehmern, etwa in einem Verwaltungs- oder Industriegebäude, benötigt wird, können wir feststellen, ob und wo es ‚Effizienzkiller‘ gibt, die im Betrieb wenig Wärmeenergie fordern und das niedrige Niveau der Rücklauftemperatur dadurch gefährden“, erklärt Mahlitz. Das Gesamtsystem und seine Komponenten werden entsprechend anforderungs- und anwendungsabhängig geplant.

Standardhydraulik gilt als einfach, verlässlich und für den Regelbetrieb ausreichend. Ein Irrtum der teuer werden kann. Arbeiten die integrierten Komponenten nicht optimal zusammen, ist die Hydraulik nicht ausbalanciert oder werden Rücklauftemperaturen im Kreislauf „zerstört“, kann auch die beste Technologie nicht viel ausrichten, die theoretisch hohen Effizienzpotenziale lassen sich in der Praxis nicht ausschöpfen. Vor diesem Hintergrund gewinnt die objektbezogene Anlagenplanung und -fertigung mit hocheffizienten und gleichzeitig komplexitätsreduzierten Lösungen an Relevanz. Maßgeschneiderte Systemlösungen ermöglichen es, das Leistungsmaximum aus den Einzeltechnologien im Verbund zu erschließen. „Durch Kenntnis der örtlichen, technischen und bedarfsabhängigen Anforderungen können wir passgenaue Anlagen fertigen und liefern“, so Mahlitz. „Gleichzeitig verzichten wir auf das marktübliche Baukastenprinzip und bieten Planern die Möglichkeit, Produkte individuell nach den jeweiligen objektspezifischen Anforderungen und Gegebenheiten zu konfigurieren.“ Für den Energieeffizienzverteiler YADO|SHARE beispielsweise sind sowohl die Anschlussrichtung als auch die Anzahl der Heizkreise frei wählbar. Die mit zwei getrennten Rücklaufsammlern ausgestattete Maßanfertigung wird exakt nach Planungsvorgaben mit vormontierten Bauteilgruppen, z. B. Drei-Wege- Ventil mit Stellantrieb, Hocheffizienzpumpen und Wärmezähler, just-in-time gefertigt und geliefert. Während Rückläufe üblicherweise an einem Punkt im System zusammengeführt und vermischt werden, lassen sich die getrennten Temperaturströme hier auf zwei Wegen verteilen und energetisch nutzen. Ein niedertemperierter Rücklauf steigert den Wirkungsgrad der Brennwertanlage und ein höher temperierter Rücklauf kann parallel als Vorlauf ins Versorgungsnetz eingebunden bzw. einem Pufferspeicher zugeführt werden. Das senkt die Betriebskosten und spart CO2-Emissionen. Zusätzlich reduzieren anschlussfertig vormontierte Komponenten Montagezeit und -aufwand; das Fehlerrisiko beim Aufziehen von Kabeln und Elektrik entfällt

Eine stabile und versorgungssichere Wärmeversorgung, in der unterschiedliche Erzeugungstechnologien, Energieträger und Verbraucher integriert sind, erfordert eine intelligente Steuerung per Leit- und Kommunikationssystem. Übergeordnete Steuerungssysteme vernetzen sämtliche Anlagenkomponenten – etwa Energiezentrale mit BHKW, Wärmeübergabestation, Heizungsverteiler und Trinkwassersystem – und ermöglichen es, vorhandene ökonomische und ökologische Einsparmöglichkeiten zu identifizieren. Eine hochentwickelte Leittechnik ist zentraler Teil des „Alles-aus-einer-Hand-Portfolios“ von Yados. „YADO|LINK steuert konstant die komplette Anlagentechnologie. Das übergeordnete, Bus-basierte Regelsystem überwacht, erfasst und analysiert alle relevanten Daten in Echtzeit. Auf dieser Basis können dann weitere konkrete Optimierungsmaßnahmen abgeleitet werden“, erörtert Mahlitz. Die erfassten Betriebsstunden, Energieflüsse und Verbräuche werden transparent aufbereitet und nutzerfreundlich visualisiert. Die angesteuerten Anlagenteile und Anlagenparameter liefern wesentliche Kennzahlen und bieten Zugriff auf wichtige Informationen wie Temperaturen oder Drücke. Anlagenbetreiber und Techniker haben die Möglichkeit, die für sie relevanten Betriebsprozesse mobil zu überwachen und zu steuern. Im Falle eines Falles wird eine Alarm-/ Störmeldung an ein vordefiniertes Endgerät, z. B. Smart Phone oder Laptop, übertragen. Gegebenenfalls kann per Fernwartung in die laufenden Erzeugungs- und Verteilprozesse eingegriffen werden.

Aufgrund hochentwickelter (Automotive-) Technologie erfüllen BHKW-Motoren umfassend aktuelle und geplante gesetzliche Emissionsvorgaben. Grundsätzlich unterstützen BHKW-Anlagen die dringend notwendige CO2-Einsparung – wenn auch noch nicht ganz klimaneutral. Der vielfach eingesetzte Brennstoff Erdgas produziert zwar messbar weniger CO2 als Öl und Kohle, bleibt aber ein zum größten Teil fossiler Energieträger. Es ist jedoch davon auszugehen, dass Erdgas(netzen) zukünftig mehr und mehr Synthesegase und Wasserstoff beigemischt werden. Die Klimabilanz kann sich damit weiter verbessern. Dennoch wird die beschlossene CO2-Bepreisung (CO2-Steuer) auch die Betreiber von BHKW-Anlagen betreffen. So soll eine Tonne ausgestoßenes CO2 ab dem Jahr 2021 bereits 25 € kosten. Bis 2026 soll der Preis nach und nach auf 60 €/t steigen. Anlagenbetreiber können sich jedoch über die im Vergleich zu konventionellen Energieträgern deutlich geringeren CO2-Kosten freuen. Da sich die Bepreisung auf das Inverkehrbringen bezieht, tragen die Betreiber diese Kosten zudem nicht direkt. Lediglich der Brennstoff wird sich verteuern. Damit wird die CO2-Bepreisung eher zum Vorteil für KWK-Technologien, die gasförmige Primärenergie nutzen – und Blockheizkraftwerke bleiben weiterhin eine wirtschaftlich und ökologisch lohnende Investition.

Autor:
Sven Mahlitz
Vertriebsleiter Energiesysteme
sven.mahlitz@yados.de