Cluster-Forum

Zukunft KWK - flexibel, effizient, vielseitig

12. März 2015, Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden

 

Bericht

  • Wirtschaftlichkeit durch Effizienzsteigerung sichern
  • Erreichung der Ausbauziele – Flexibilität durch Speicher
  • Vielfalt der Technologien, Anwendungen und Anlagengrößen

Flexible Kraftwerke eignen sich hervorragend zur Ergänzung eines zunehmend durch Windkraft und PV-Anlagen geprägten Stromerzeugungssystems. Im aktuellen Marktumfeld bieten hocheffiziente Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung die einzige Möglichkeit Kraftwerke wirtschaftlich zu betreiben. Im Koalitionsvertrag wurde der Ausbau der KWK an der Stromerzeugung von derzeit knapp 17% auf 25 % bis 2025 als Ziel festgeschrieben.

Der künftige Einsatz von KWK-Anlagen stellt dabei, im Systemverbund von Strom- und Wärmeerzeugung, besondere Herausforderungen. Aspekte wie stromgeführter Betrieb bei tendenziell abnehmender Wärmedichte und die Diversifizierung der Primärenergieträger stehen zunehmend im Mittelpunkt.

In seinem einführenden Referat stellte Professor Stefan Beer, Dekan der Fakultät Maschinenbau und Umwelttechnik an der OTH Amberg,  die grundlegenden Vorteile der KWK als Effizienztechnologie in den Mittelpunkt. Durch kontinuierliche Verbesserungen lassen sich fortlaufend neue Anwendungsfelder erschließen. Bereitstellung von Kälte und die Nutzung biogener  Energieträger haben großes Potenzial.

Der Vormittag stand ganz im Zeichen der Technologievielfalt. Dabei wurde der Bogen von den Entwicklungsmöglichkeiten des Verbrennungsmotors, über die Mikro KWK und die Brennstoffzelle bis zu den Möglichkeiten der Abwärmeverstromung mittels ORC-Prozess gespannt.

Die Möglichkeiten weiterer Verbesserungen an bestehenden Motorantrieben, die Raphael Lechner, Geschäftsführer des Kompetenzzentrums KWK vorstellte, waren erstaunlich. Downsizing, innermotorische Verbesserung und Abagsnachverstromung treiben den elektrischen Wirkungsgrad auf 45%. Zündstrahlmotoren ermöglichen den Einsatz von Gasen. Holger Burkhardt, Entwicklungsleiter der Burkhardt GmbH, stellte den patentierten Einsatz von Biomasse zur Gaserzeugung vor und ergänzte damit die vielfältigen Möglichkeiten flexibler Brennstoffbereitstellung.

Ein weiteres Beispiel der Nutzung biogener Energieträger hatten die Professoren Stefan Beer und Michael Elsner mitgebracht. In einer Zusammenarbeit der Hochschulen Amberg und Regensburg gelang es, in einem Gegenstromvergaser hochreines Brenngas aus Biomasse zu erzeugen, welches in einem optimierten Stirling verstromt wird.

Nach der Mittagspause prägten neue Möglichkeiten der KWK-Anwendung die Diskussion. Die Gewinnung von Kälte stand dabei, wegen des enormen Potentials, im Mittelpunkt. In Deutschland werden 77 TWh und damit 14% des Stroms zur Kältegewinnung genutzt. Da der Strom anteilig in konventionellen Kraftwerken erzeugt wird, ist dazu ein Primärenergieverbrauch von 165 TWh mit steigender Tendenz erforderlich, so Professor Ralf Manski in seinem Beitrag. Die einhergehende Praxis wurde durch Peter König, von der AGO AG aus Kulmbach, am Beispiel einer Molkerei eindrücklich vorgestellt.

Die Nutzung industrieller Abwärme, die in großen Mengen beispielsweise in der Baustoffindustrie oder bei der Metallbearbeitung anfällt, durch KWK-Anlagen im ORC-Gasmotor oder durch Dampfturbinen, wurde durch Max Oblinger von Gammel Engineering präsentiert. Die Flexibilisierungsoptionen durch den Einsatz von Hochtemperaturspeichern, vorgestellt durch Robert Daschner, rundete die Anwendungsbetrachtung ab.

Zum Abschluss des interessanten und abwechslungsreichen Tages wurden die Herausforderungen und Möglichkeiten fluktuierenden Anlagenbetriebs durch Thomas Gollwitzer, Matthias Zech und Martin Malitzke von den Stadtwerken Amberg präsentiert. Start Stop Betrieb, Modulation und Teillast stellen erhebliche Anforderungen an die Anlagen. Die Vermarktung als Regelenergie ist dabei prinzipiell eine Option, aktuell aber noch sehr ambitioniert. Näher liegt die Nutzung der Wärmesenken über Power to Heat Konzepte zur Bereitstellung negativer Regelleistung.

Fazit der Veranstaltung

Noch wie waren die Möglichkeiten der KWK so vielfältig. Technische Verbesserungen und grundlegend neue Entwicklungen sind dabei die Treiber für höhere Wirkungsgrade, neue Anlagenkonzepte und vielfältige Anwendungen der Wärmebereitstellung, Prozesstechnik und Klimatisierung. Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Standortbedingungen und der Einsatz von Speichern sind die Schlüssel einer zunehmenden Flexibilisierung im Betrieb und damit Voraussetzung für die Erschließung neuer Anwendungsfelder. Das Potential ist enorm.

Neben der umfassenden Darstellung technischer Innovationen war das Forum eine ideale Plattform zum Erfahrungsaustausch und zur Anbahnung neuer Kooperationen. Die Gespräche wurden durch die Beiträge der Fachbesucher unseres Gastlandes Österreich massiv bereichert. Die im nächsten Jahr anstehende Eröffnung der neuen Laborgebäude in Amberg bietet sicher den idealen Anlass und Rahmen zum neuerlichen Treff der bayerischen KWK-Branche.

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