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In Offenburg wurde in der Fernwärme-Heizzentrale ein BHKW-Wärmepumpen-Verbund mit zwei Gasmotor-Blockheizkraftwerken (jeweils 3,6 MW Feuerungswärmeleistung) und zwei 800-kW-Wärmepumpen realisiert.
Die Wärmepumpen nutzen sonst nicht nutzbare Wärme aus den Niedertemperatur-Gemischkühlern, die Abstrahlungswärme im Maschinenraum und Wärme aus dem Abgasmassenstrom nach dem üblichen Abgas-Wärmeübertrager.
Der Gesamt-Nutzungsgrad der BHKW steigt dadurch von 88 % auf 96 bis 105 % (abhängig von den Temperaturen im Fernwärmenetz).
Vor gut 30 Jahren ging die Heizzentrale von Offenburg in Betrieb. Heute stehen an deren Stelle zwei moderne Gasmotor-Blockheizkraftwerke (BHKW) mit jeweils 3,6 MW Feuerungswärmeleistung und einem Gesamtnutzungsgrad zwischen 96 und 105 %. Erreicht wird die hohe Effizienz durch den Einsatz von zwei 800-kW-Wärmepumpen der Firma Combitherm. Mit den Wärmepumpen können drei zusätzliche Wärmequellen der BHKW erschlossen werden.
Niedertemperatur-Gemischkühler: In der überwiegenden Anzahl der BHKW-Erdgas-Motoren wird das Erdgas-Luft-Gemisch nach der Verdichtung in einem Turbolader zunächst in einem Hochtemperatur-Gemischkühler und danach in einem weiteren Niedertemperatur(NT)-Gemischkühler abgekühlt. Die Wärme aus dem NT-Kühler kann dabei in der Regel nicht genutzt werden und wird stattdessen über Tischkühler oder Kühltürme abgeführt. In Offenburg wird zweimal 98 kW thermische Leistung mittels Wärmepumpe nutzbar gemacht.
Abstrahlungswärme: Der Maschinenraum der Heizzentrale muss während des BHKW-Betriebs kontinuierlich gekühlt werden. Auch diese Wärme befindet sich auf einem Temperaturniveau, das eine direkte Nutzung im Wärmenetz ausschließt. Über den Kühlwasserkreis der Wärmepumpe können zweimal 99 kW Abstrahlungswärme nutzbar gemacht werden.
Abgas-Wärmeübertrager: Das Abgas stellt die Wärmequelle mit der höchsten Temperatur im BHKW dar. In Abgas-Wärmeübertragern wird das Abgas üblicherweise von etwa 400 auf 130 bis 120 °C abgekühlt. In einem zweiten Wärmeübertrager werden aus dem Abgasmassenstrom zweimal 384 kW auf den Kaltwasserkreis der Wärmepumpe übertragen.
Bild: Combitherm
Wärmepumpe mit auf die Abmessungen eines vorhandenen Schachts abgestimmtem Einbringwinkel.
Rücklauftemperaturanhebung
Die Wärmepumpe kühlt den gemeinsamen Kaltwasserkreis aller drei Wärmequellen von 26 auf 20 °C. Senkenseitig wird die Wärme dazu verwendet, den Rücklauf des Wärmenetzes auf bis zu 75 °C anzuheben. Durch den Einsatz der Wärmepumpen wird der Nutzungsgrad der BHKW in Zeiten mit hoher Vorlauftemperatur im Wärmenetz von 88 auf 96 % angehoben, in Zeiten mit niedriger Vorlauftemperatur sogar auf 105 %.
Bei der Umsetzung von Projekten in Bestandsgebäuden sind neben dem technisch erschließbaren Potenzial auch die baulichen Gegebenheiten von Bedeutung, insbesondere die Einbringsituation. Deshalb werden bei Combitherm die Maschinen für Nachrüstprojekte so vorbereitet, dass sie den örtlichen Gegebenheiten auf Aufstellplatz und dem Einbringweg entsprechen.
Bild 2 zeigt, wie einer der Wärmepumpen mit vier Achtzylinder-Hubkolbenverdichtern seitlich gekippt am Kran hängt. Für die Einbringung wurde dazu am Rahmen ein Ausleger befestigt, der die Kranösen freidrehend hält. Der Ausleger wurde so konstruiert, dass der Einbringwinkel auf die Abmessungen des Schachts abgestimmt ist. Nach dem Ablassen durch den Schacht konnte die Wärmepumpe einfach abgesetzt und in der Endposition montiert werden. Die Einbringung wurde durch eine Spezialtransportfirma durchgeführt.
Wärmeleistung deutlich gesteigert
Durch die kundenspezifisch gefertigten Wärmepumpen (1) können alle Anforderungen erfüllt werden – bauseits sowie betreiberseitig. Der Strombezug der Wärmepumpen reduziert die Netto-Stromerzeugung lediglich um 6 Prozentpunkte (43 auf 37 %). Die Wärmeerzeugung wird allerdings um ganze 22 Prozentpunkte (46 auf 68 %) gesteigert. In Offenburg erhöht der BHKW-Wärmepumpen-Verbund den Gesamt-Nutzungsgrad so auf bis zu 105 %.
Combitherm / Franzen
