TriGeneration erhöht die Wirtschaftlichkeit

04.11.2010 | Veröffentlicht in Ausgabe 11-2010

Abb. 1 Schema einer Kraft-Wärme-KälteKoppelungsanlage. Abwärme aus dem BHKW wird außerhalb der Heizperiode in Kälte für die Raumklimatisierung umgewandelt. Link zur Animation: http://bit.ly/yazaki-tri - © Yazaki — © Yazaki

Abb. 1 Schema einer Kraft-Wärme-KälteKoppelungsanlage. Abwärme aus dem BHKW wird außerhalb der Heizperiode in Kälte für die Raumklimatisierung umgewandelt. Link zur Animation: http://bit.ly/yazaki-tri

Die Refinanzierung einer Mini-BHKW-Anlage ist eng mit ihren Jahresbetriebsstunden sowie Investitionskostenzuschüssen verbunden. Eine Alternative, die Wirtschaftlichkeit von BHKW-Anlagen zu verbessern, ist deren Kopplung mit einer Absorptionskältemaschine.

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Die Wirtschaftlichkeit einer Mini-BHKW-Anlage lässt sich durch die Koppelung mit einer Absorptionskälteanlage verbessern.
Je nach Kältebedarf kann durch die Kraft-Wärme-Kälte-Koppelung (KWKK, TriGeneration) die Vollbetriebsstundenzahl gegenüber einem heizungsorientierten BHKW-Betrieb um 1000 bis 2000 h/a erhöht werden.
Eine KWKK-Anlage muss exakt dimensioniert werden und über ausreichende Warm- und Kaltwasserspeicher verfügen. Vorteilhaft sind auch Regelungsstrategien, die das thermische Speichervermögen des Gebäudes einbeziehen.

Die Wirtschaftlichkeit der meisten Mini-BHKW-Anlagen beruht auf der Förderung nach dem KWK-Gesetz sowie Investitionskostenzuschüssen unterschiedlicher Förderprogramme. Symptomatisch dafür ist der Mini-KWK-Boom, der durch das 2008 gestartete Förderprogramm für hocheffiziente kleine Kraft-Wärme-Kopplung (Mini-KWK) im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative des Bundesumweltministeriums, ausgelöst worden ist. Die Nachfrage war so stark, dass der Antragsstand im August 2009 bereits alle bis Ende 2010 vorgesehenen Haushaltsmittel übertroffen hat. Seitdem ist das Förderprogramm, das die Amortisationszeit einer Mini-KWK-Anlage um etwa ein Jahr verkürzt hat, ausgesetzt. Ein Neustart auf gleichem Niveau ist nicht zu erwarten.

Eine Möglichkeit, die Wirtschaftlichkeit geplanter und bestehender Mini-BHKW-Anlagen zu verbessern, besteht in der Koppelung mit einer Absorptionskälteanlage. Diese Kraft-Wärme-Kälte-Koppelung (KWKK), auch TriGeneration genannt, hat den Vorteil, die Volllaststunden der normalerweise heizungsgeführten BHKW-Anlagen um 1000 bis 2000 h/a zu erweitern. Damit kann sowohl die Gesamteffizienz als auch die CO₂-Bilanz von BHKW-Anlagen verbessert werden.

KWKK-Anlagen sind besonders wirtschaftlich in Gebäuden, die möglichst ganzjährig einen kontinuierlichen Bedarf an elektrischer und thermischer Energie (Wärme bzw. Kälte) benötigen, zum Beispiel Krankenhäuser, Hotels, Bürogebäude mit hohem Ausstattungsgrad, Sparkassen- und Bankgebäude, kommunale Liegenschaften sowie gewerbliche und industrielle Fertigungsstätten. Wichtig ist, dass die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlage zum Nutzungsprofil des Gebäudes passt, also möglichst exakt dimensioniert wird. Voraussetzung für einen kontinuierlichen Betrieb sind ausreichend dimensionierte Warm- und Kaltwasserspeicher sowie Regelungsstrategien, die das Energiespeichervermögen des Gebäudes mit einbeziehen.

Einen zusätzlichen Impuls für KWK-Anlagen erwartet die Branche durch den Ausbau des Stromnetzes zum „Smart Grid“. Die oft in Teillast betriebenen BHKW könnten in Verbindung mit einem intelligenten Stromnetz über entsprechende preisreaktive Anfragen bei den BHKW-Betreibern kurzfristig Spitzenstrom zur Verfügung stellen und dabei die Energiepuffer füllen. Auch in solchen Fällen sorgt die Absorptionskälteanlage für eine sinnvolle Nutzung der Abwärme, da Strombedarfsspitzen vermehrt in der warmen Jahreszeit auftreten. Einen weiteren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage hat bei der allgemein sehr attraktiven Eigenstromverwendung das Verhältnis von Strom- und Brennstoffpreisen – schneller steigende Strompreise erhöhen die Wirtschaftlichkeit. Bei KWKK-Anlagen profitieren die Betreiber doppelt: Sie können mehr teuren Strom verdrängen und vermeiden gleichzeitig den Strombezug für den Betrieb von Kompressionskälteanlagen.

Zur Verdeutlichung der TriGeneration-Funktion hat Yazaki Europe ein animierbares Prinzipschema einer Kraft-Wärme-Kälte-Koppelungsanlage auf ihrer Homepage veröffentlicht Abb. 1. Der Anbieter gilt als einer der Anbieter mit der größten Erfahrung von kompakten Warmwasser-angetriebenen Absorptionskältemaschinen. Weltweit sind über 100000 Yazaki-Absorber installiert, davon über 3000 innerhalb der EU. Das Spektrum der kompakten, thermisch angetriebenen Kältemaschinen reicht von 17,5 bis 105 kW Kälteleistung. Eine Besonderheit des Produktprogramms stellen die beiden kleinen Absorber mit 17,5 und 35 kW Nennkälteleistung dar, die verstärkt in Anlagen für solare Kühlung oder in Kombination mit Klein-BHKW eingesetzt werden. DR

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Mini-KWK: Auf https://www.tga-fachplaner.de/ einfach Webcode 716 eingeben.