Blockheizkraftwerk

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Blockheizkraftwerk : Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage zur gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Es wird üblicherweise wärmegeführt betrieben und deckt den Grundbedarf an Heizenergie. Im Unterschied zum Heizkraftwerk ist das modular aufgebaute BHKW deutlich kleiner und liefert die Wärme für Nahwärmenetze oder zur Versorgung von größeren Gebäuden. Der ökonomische und ökologische Grundgedanke liegt darin, die Stromerzeugung als Nebenprodukt der unumgänglich notwendigen Wärmeerzeugung für einen Heiz- oder einen absorptiven Kühlprozess zu betrachten. Der erzeugte Strom wird vor Ort verbraucht oder ins Stromnetz eingespeist. Der insgesamt deutlich höhere Wirkungsgrad eines BHKWs gegenüber dem herkömmlichen Mischbetrieb aus lokaler Heizung und zentraler Stromversorgung beruht darauf, dass die Abwärme der Stromerzeugung direkt vor Ort zum Heizen eingesetzt wird. So erreicht ein modernes Großkraftwerk auf Steinkohlebasis bis zu 45% Wirkungsgrad, somit treten 55% der Energie als Abwärme auf, deren Einsatz als Fernwärme aber deutliche Transportverluste (10-15%) sowie ein aufwendiges Rohrleitungsnetz bedingen würde. Auch durch Umspannen und Transport der Elektrizität geht ca. 2-5% der Energie verloren. Der für sich genommen geringere elektrische Wirkungsgrad eines BHKWs (z.B. 38%) fällt dabei aufgrund des hohen Gesamtwirkungsgrads von ca. 90% kaum ins Gewicht, da in einem Gebäude meist mehr Heizenergie als Strom gebraucht wird. Ursprünglich beruhten BHKW-Anlagen auf Verbrennungsmotoren, deren Wärme aus dem Abgas und dem Kühlwasserkreislauf zur Aufheizung von Heizungswasser verwendet wurde. Inzwischen werden auch andere Systeme wie Stirling-Motor, Brennstoffzelle oder Mikrogasturbinen zur Stromerzeugung in BHKW-Anlagen eingesetzt. Auch ist der Einsatz nicht auf Heizzwecke beschränkt, sondern dient auch zur Erzeugung von Prozesswärme (Dampf, Heißluft, Thermoöl) oder Kälte. Als Kraftstoffe kommen vorwiegend fossile oder regenerative Kohlenwasserstoffe wie Heizöl, Pflanzenöl, Biodiesel (für einen Dieselmotor) oder Erdgas bzw. Biogas (für einen Ottomotor, Zündstrahlmotor oder eine Gasturbine) zum Einsatz, daneben auch Holzpellets als nachwachsender Rohstoff in Dampfkraftanlagen. Bei BHKW-Anlagen auf Basis von Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen fällt Abwärme im Kühlkreislauf und im Abgas an. Sie wird über Wärmeübertrager in den Heizkreislauf der Gebäude-Zentralheizung überführt. So ist ein Wirkungsgrad von bis zu 95 % erreichbar, abhängig von der jeweiligen Auslastung und dem Motorwirkungsgrad. Der reine elektrische Wirkungsgrad beträgt je nach Größe und Bauweise des Motors und Generators zwischen 25 und 43 %. Kleine BHKW von ca. 3–5 kW elektrischer Leistung eignen sich für den Betrieb in Ein- und Mehrfamilienhäusern; doch selbst sie sind hinsichtlich des Heizenergiebedarfs moderner Einfamilienhäuser noch überdimensioniert. Mittelgroße BHKW mit einer elektrischen Leistung von mehreren Hundert kW werden häufig von Stadtwerken zur Beheizung von Wohnsiedlungen oder Hallenbädern genutzt und der Strom ins eigene Netz gespeist, was den Strombedarf von den großen Elektrizitäts-Versorgungs-Unternehmen (EVUs) reduziert. Große BHKW mit Schiffsdieselmotoren bis über 10.000 kW werden für die Strom- und Wärmeversorgung von größeren Wohn- und Gewerbegebieten sowie Fabriken verwendet. Eine bestehende Heizungsinstallation kann bei Umstellung auf ein BHKW meist unverändert weiter genutzt werden. Reicht wiederum die Heizung im Winterhalbjahr nicht aus, kann mit dem vorhandenen Brenner oder einem Spitzenlastkessel zugeheizt werden. Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage ist eine große jährliche Betriebsstundenzahl im hohen Lastbereich der Kraftmaschine (2-3 tausend Volllaststunden pro Jahr sollten erreicht werden). Im Wohnbereich schwankt jedoch der Heizenergiebedarf jahreszeitlich sehr stark, im Hochsommer entsteht er nur für die Brauchwassererwärmung. Nur bei sehr wenigen BHKW-Modellen ist die erzeugte Wärme in einem kleinen Bereich veränderbar (\"modulierender Betrieb\"). Außerdem können Bedarfsschwankungen begrenzt durch Wärmespeicher ausgeglichen werden, ansonsten ist ein Parallelbetrieb mit einem herkömmlichen Brenner notwendig. Fehlen solche den Wärmebedarf ausgleichenden Maßnahmen, kommt es zu häufiger An- und Abschaltung (\"Takten\") der BHKW-Anlage, was ihre Effizienz und Lebensdauer vermindert. Im Sommer kann zum Beispiel für die Abnahme der Wärme bei fehlendem Heizenergiebedarf eine Absorptionskältemaschine eingesetzt werden, die Kälte zur Klimatisierung erzeugt. Man spricht dann von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. BHKW werden in Deutschland durch das Gesetz zur Kraft-Wärme-Kopplung gefördert. Hierbei erhält der Betreiber einer BHKW-Anlage für den ins öffentliche Netz eingespeisten Strom einen garantierten Abnahmepreis vom Stromnetzbetreiber. Dieser unterliegt jedoch Auflagen, die bei der Konzeption von BHKW-Anlagen zu berücksichtigen sind. In der Praxis wird damit die vom Gesetzgeber beabsichtigte Verbreitung von BHKW wieder begrenzt; die gewünschte CO2-Reduzierung (s.a. Kyoto-Protokoll) wird daher auf diesem Wege bisher kaum voran gebracht. Zur staatlichen Förderung gehören auch Steuererleichterungen. Zukünftig ist auch der Einsatz von BHKW als Virtuelles Kraftwerk geplant, indem eine Vielzahl dezentraler BHKW teilweise zentral gesteuert werden. Bedingt durch den zunehmenden Anteil an Wind- und Solarenergie, die nicht zuverlässig Strom liefern, wären BHKW ein schnell erreichbarer Puffer: Lokal liefern sie die notwendige Wärmeenergie, auf der Stromseite können sie auftretende Lücken der anderen regenerativen Energiequellen schließen. Grundproblem der Vermarktung von BHKW in Ein- und Mehrfamilienhäusern ist der im Vergleich zu üblichen Erdgas- oder Ölheizungen wesentlich höhere Anschaffungspreis; ferner sind die meisten handelsüblichen BHKW hinsichtlich des Heizenergiebedarfs eines modernen Einfamilienhauses überdimensioniert. Ein weiteres Problem - vor allem, wenn viele Kleinanlagen in einzelnen Gebäuden installiert werden - stellt der Wartungsaufwand für die Motoren dar, der regelmäßig an den dann sehr dezentral liegenden Standorten von Fachleuten sichergestellt werden muss. Die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme nutzt die eingesetzte Prmär-Energie nahezu vollständig. Das heißt, daß mehr als 90% in Strom Blockheizkraftwerkund Wärme umgesetzt werden. Bei konventionellen Kraftwerken ist die Energieausnutzung vergleichsweise niedrig. Aber nicht nur in Sachen BlockheizkraftwerkUmweltfreundlichkeit ist ein modernes Mini-BHKW voll im Trend: Es arbeitet unglaublich leise und besonders abgasarm. Deshalb wurde die BlockheizkraftwerkEntwicklung auch in hohem Maß von der öffentlichen Hand gefördert. Die geringen Emissionen haben absoluten Vorzeige-Charakter. Mit kaum mehr Blockheizkraftwerkals 50 dB(A) ist sind Klein-BHKW\'s buchstäblich flüsternde Riesen. Die Wärme-und Schalldämmung ist deshalb so gut, weil die Moteren vollständig Blockheizkraftwerkabgekapselt sind. In Sachen Ökonomie sind moderne Blockheizkraftwerke regelrechte Wirtschaftswunder. Die Rentabilität ist geradezu unglaublich: BlockheizkraftwerkLange Lebensdauer, hoher Wirkungsgrad und wartungsarmer Betrieb sorgen für eine Amortisation oft schon nach ca. 4 - 5 Jahren. Klein-BHKWS\'s Blockheizkraftwerkwerden anschlußfertig angeliefert. Dadurch reduziert sich der Montageaufwand ganz erheblich. Ein BHKW erst einmal in Betrieb genommen, erweist Blockheizkraftwerksich schnell als \"Sparbüchse\". Der erzeugte Strom ist grundsätzlich wesentlich billiger als vom Stromlieferanten. Überschüßiger Strom wird ins Blockheizkraftwerköffentliche Netz eingespeist, wofür es noch zusätzlich Geld vom Energieversorgungs-Unternehmen gibt. Mini-Blockheizkraftwerke gibt es ab dem BlockheizkraftwerkZweifamilienhaus mit einer elektrischen Leistung von 3 kW und einer thermischen Leistung für die Heizung von 7 kW bis hin zu kleineren BlockheizkraftwerkGroßanlagen mit Leistungen In konventionellen Kraftwerken (dazu zählen hier auch Nuklear-Kraftwerke) wird nur elektrischer Strom erzeugt. Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 35% der eingesetzten Energie. Der Rest ist Abwärme, die ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Im Gegensatz dazu wird in BlockheizkraftwerkHeizkraftwerken die hohe Wärmeentwicklung bei der Stromerzeugung genutzt. Dadurch erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad auf bis zu 90% bei Blockheizkraftwerken (BHKW). Sie bieten sich überall dort an, wo der Bedarf an Strom und Wärme möglichst zeitgleich auftritt. Leistungsbereichen werden bereits eine BlockheizkraftwerkVielzahl von BHKW-Anlagen betrieben. Bei kleineren Leistung werden seit einiger Zeit ebenfalls kompakte, anschlussfertige Karft-Wärme-BlockheizkraftwerkKopplungsanlagen angeboten. Sie werden unter dem Begriff Mini-BHKW verstanden. Ein Motor - mit Erdgas, Flüssiggas, Diesel oder Rapsöl Blockheizkraftwerkbetrieben - treibt einen Generator an, der elektrische Enegie erzeugt. Hierbei wird die üblicherweise im Motor, im Generator und im Abgas anfallende BlockheizkraftwerkWärme nicht wie bei koneventionellen Kraftwerken vernichtet, sondern über Wärmetauscher zur häuslichen Wärmeversorgung (Heizung und BlockheizkraftwerkWarmwasser) verwendet. Dadurch wird die Grundlast des Wärmebedarfs gedeckt und der Spitzenbedarf wird mit einen normalen Heizkessel Blockheizkraftwerkabgedeckt. Die Abgase des BHKW werden direkt über eine Abgasleitung ins Freie abgeführt. Der im BHKW erzeugte Strom sollte im Gebäude selbst Blockheizkraftwerkgenutzt werden. Die heutige Tarifpolitik der Energieversorgungs-Unternehmen macht die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz zwar grundsätzlich Blockheizkraftwerkmöglich, jedoch nicht zu kostendeckenden Vergütungen. Die Regelung eines BHKW\'s und des Spitzenlast-Heizkessels realisiert ein optimales BlockheizkraftwerkZusammenspiel. Beispielsweise können mehrere kleine BHKW in Modulbauweise zu einer Systemeinheit zusammen kombiniert werden. Die BlockheizkraftwerkDimensionierung sollte so gelöst werden, daß die thermische Leistung des BHKW ungefähr 20% des Gebäudewärmebedarfs entspricht. Besonders Blockheizkraftwerkgeeignet sind Objekte, die einen permanenten Wärmebedarf über das ganze Jahr Die Versorgung von großen Gebäuden (Bürohäusern o.ä.) sowie bei Blockheizkraftwerkindustriellen Prozessen ist es wichtig und nützlich die Energieströme so zu verknüpfen, daß ein Maximum an Primärenergienutzung und ein Minimum Blockheizkraftwerkan Umweltbelastung erreicht wird. Verbund mit Absorptions-Kältemaschinen erreicht, wo neben Strom und Wärme auch Kälte erzeugt wird. Diese Art Blockheizkraftwerkder Kopplung von Strom-Wärme-Kälte bietet sich überall dort an, wo klimatisiert werden muß, oder Prozesskälte benötigt wird. Die Vorteile dieser BlockheizkraftwerkNutzungsart sind anerkannt, da z.B. die in den Sommermonaten anfallende Wärme nicht immer voll genutzt werden kann, jedoch der Kältebedarf. Ein Blockheizkraftwerk besteht aus einem stationären Motor, der nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung sowohl elektrischen Strom als auch Wärme produziert. Die Blockheizkraftwerk Effektivität von BHKWs beruht auf der Nutzung der Abwärme, die in anderen Kraftwerken über das Kühlwasser ungenutzt in Flüsse geleitet wird. Blockheizkraftwerke macht beträchtliche Energieeinsparungen möglich. Betrieben werden BHKWs entweder mit Gas, Öl oder Holz (Holzvergasung), aber auch mit Raps-Methyl-Ester (RME). BHKWs arbeiten im Gegensatz zur Solartechnik nicht nur mit regenarativen Energien, spielen aber eine wichtige Rolle im Rahmen der Blockheizkraftwerk optimalen Nutzung fossiler Brennstoffe und der Energieeinsparung. Bei Kleinanlagen treibt meist ein Diesel-, Gas- oder Biogasmotor einen Generator an. Die im Kühlwasser und in den Abgasen des Motors enthaltene Wärme wird gleichzeitig für Heizzwecke genutzt.Durch die Nutzung der Abwärme, die beim Blockheizkraftwerk Stromerzeugungsprozeß in herkömmlichen Kraftwerken ungenutzt verpufft, läßt sich der Energienutzungsgrad des Gesamtprozesses entscheidend erhöhen, zum Beispiel von 30 bis 45% auf 80 bis 90% bei KWK. Dadurch werden auch die CO2- Emissionen, die bei der Energieumwandlung Ein Konzept, bei dem die Blockheizkraftwerk KWK von vornherein vorgesehen ist, ist in Heizkraftwerken realisiert. Seit einiger Zeit wird die KWK aber auch in kleineren motorisch betriebenen Kraftwerken eingesetzt. Diese Motoren sind öl- oder gasgetriebene Verbrennungskraftmaschinen. Sie werden als Blockheizkraftwerke (BHKW) bezeichnet. Blockheizkraftwerk Voraussetzung für den sinnvollen Einsatz der KWK ist der gleichzeitige Bedarf an Strom und Wärme sowie möglichst große Nähe des BHKW zum Blockheizkraftwerk Endverbraucher. Beides ist z. B. sowohl in Wohnhaussiedlungen als auch in kleineren Gewerbegebieten gegeben, wo BHKW mehr und mehr Verbreitung finden. Art der Verbrennungskraftmaschine Motor-Blockheizkraftwerke und Gasturbine-Blockheizkraftwerke. In Grossanlagen kann die Kraft-Wärme-Blockheizkraftwerk Kopplung auch bei Kernkraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen realisiert werden, hier sind jedoch für den Wärmetransport ein Fernwärmenetz mit hohen Kosten und Wärmeverlusten notwendig. Jahresdauerlinien der Wärmelast für ein Bürogebäude und ein Hallenbad dargestellt. BHKW werden i.d.R. lediglich zur Blockheizkraftwerk Deckung der Grundlast eingesetzt, um eine hohe Laufzeit zu gewährleisten. Im Bürogebäude erreicht das BHKW nur eine Laufzeit von ca. 4500 h/a, damit ist das BHKW nur unter besonders günstigen Randbedingungen wirtschaftlich (hoher Strombezugspreis, geringe Wartungskosten oder Förderung der Investition). Blockheizkraftwerk Durch eine zusätzliche Kühlung in den Sommermonaten könnte man die Laufzeit erhöhen. Im Hallenbad dagegen werden lange Modullaufzeiten auf Grund des Wärmebedarfs erreicht. Durch die Strompreisregelungen könnten sich für den Sommerbetrieb die Laufzeiten reduzieren. Auslegung des BHKW verfolgt drei Blockheizkraftwerk Ziele: Es wird eine Minimierung der zur Wärme- und Stromversorgung eingesetzten Brennstoffe und damit eine Reduzierung der Schadstoffemissionen angestrebt, zugleich muss ein wirtschaftlicher Betrieb des BHKW-Systems gewährleistet werden. Die Auslegung gliedert sich in drei Schritte: Blockheizkraftwerk Wärme- und Strombedarfsberechnung für das zu versorgende Objekt, Simulation des BHKW-Betriebs und Wirtschaftlichkeitsanalyse. Das Programm führt auf der Basis einer umfangreichen Gebäudedatenbank oder individueller Eingaben eine detaillierte Bedarfsberechnung durch und simuliert in Blockheizkraftwerk Stundenschritten den Betrieb des gewählten BHKW-Systems. Ein Vergleich mit der getrennten Erzeugung von Wärme und Strom gibt Auskunft über die Wirtschaftlichkeit und die Schadstoffreduzierung. Parameter für die Auslegung des BHKW sind der Wärme- und Strombedarf. Hierbei spielt neben dem jährlichen Blockheizkraftwerk Verbrauch auch das Lastprofil eine entscheidende Rolle, da das BHKW in der Regel die Grund- und Mittellast des Wärmebedarfes deckt. Ein gleichmäßiger Wärmebedarf mit zeitlich parallel verlaufendem Strombedarf stellt somit den Idealfall für die BHKW-Nutzung dar, da hier lange BHKW-Laufzeiten erreicht Blockheizkraftwerk werden und der produzierte Strom im Objekt selbst genutzt werden kann. Anhand von Jahresdauerlinien und Tagesganglinien wird die erforderliche thermische bzw. elektrische Leistung des BHKW ermittelt. Das Blockheizkraftwerk arbeitet nach dem Prinzip der „Kraft-Wärme-Kopplung“: es erzeugt gleichzeitig Blockheizkraftwerk Strom und nutzbare Wärme. Dabei sind Verbrennungsmotor und Heizkessel kombiniert: der mit unbehandeltem Rapsöl betriebene Dieselmotor treibt einen Generator an, der nach dem Dynamo-Prinzip Strom erzeugt. Die beim Betrieb des Motors entstehende Wärme wird in die Heizungsanlage weitergeleitet. Die Blockheizkraftwerk Anlage erreicht einen Wirkungsgrad von rund 90 Prozent. (Abk. BHKW=Blockheizkraftwerk) Eine Anlage zur gleichzeitigen Gewinnung von Heizwärme und Strom. Für ein Blockheizkraftwerk gilt das gleiche wie für ein, allerdings werden damit typischerweise kleinere Anlagen bezeichnet, die beispielsweise Blockheizkraftwerk über eine Gasturbine oder einen Dieselmotor betrieben werden. Flugzeugtriebwerk erzeugt eine Gasturbine den Schub, der dem Flugzeug die Geschwindigkeit vermittelt. Zur Stromerzeugung eingesetzt treibt eine Gasturbine einen Generator an, die heißen Abgase der Gasturbine erzeugen in einem Verdampfer Blockheizkraftwerk heißen Wasserdampf unter hohem Druck, der wiederum eine Dampfturbine antreibt, die ebenfalls an den Generator angekoppelt ist. Ein solches Kraftwerk heißt: Gas- und Dampfturbinenkraftwerk. In einem solchen thermischen Kraftwerk dient die Gasturbine zum einen zum Antrieb eines Generators wie auch - Blockheizkraftwerk über ihre Abwärme - zur Dampferzeugung und damit Antrieb einer Dampfturbine. Verbrennungsmotor, der mit Dieselkraftstoff befeuert wird. Dieselmotoren werden eingesetzt für Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Stromgeneratoren usw. Sie zeichnen sich im Vergleich zu durch höhere Blockheizkraftwerk Wirkungsgrade und längere Lebensdauern aus, von Nachteil sind bei gleicher Leistung der höhere Investitionsaufwand und das höhere Gewicht. Blockheizkraftwerk Wirkungsgrade bei Verbrennungsmotoren für den Straßenverkehr, die typischerweise unter schnellen Lastwechseln und in einem großen Leistungsbereich betrieben werden, hängen sehr stark von den Bedingungen ab. Blockheizkraftwerk

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