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Kraft-Wärme-Kopplung

Vortrag zum Thema. Kraft-Wärme-Kopplung. Nicolas Fischer. Gliederung. 1.) Was ist Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)? 2.) Wie funktioniert KWK? Thermodynamischer Kreisprozess Heizkraftwerk Wärmetauscher Blockheizkraftwerk

eamon
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Kraft-Wärme-Kopplung

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Presentation Transcript

  1. Vortrag zum Thema Kraft-Wärme-Kopplung Nicolas Fischer

  2. Gliederung 1.) Was ist Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)? 2.) Wie funktioniert KWK? Thermodynamischer Kreisprozess Heizkraftwerk Wärmetauscher Blockheizkraftwerk 3.) Ist KWK ökonomisch/ökologisch sinnvoll? Energieeffizienz Beispielrechnungen

  3. Motivation für Kraft-Wärme-Kopplung • CO2-Emmissionen müssen jetzt gesenkt werden • Erneuerbare Energien decken noch nicht den derzeitigen Strombedarf • KWK senkt den Brennstoffverbrauch, hoher Wirkungsgrad • effektive Möglichkeit, den reg. Energien Entwicklungszeit zu verschaffen

  4. Primärenergieeinsparung

  5. Kraft-Wärme-Kopplung • Kraft-Wärme-Kopplung ist eine gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme. • Wo mit fossilen Brennstoffen oder Strom WÄRME erzeugt wird, treten hohe Verluste auf! • Gekoppelte Erzeugung soll Ressourcen sparen! Dadurch sollen CO2-Emissionen und NOx-Emissionen stark verringert werden. • Die erreichbare Temperatur muss genutzt werden können und genutzt werden!

  6. Thermodynamischer Kreisprozess 1-2: Druckerhöhung des Arbeitsmittels auf im Verdampfer herrschenden Druck 2-3: Erwärmung auf zum Druck gehörende Verdampfungstem-peratur 3-4: Verdampfung 4-5: Überhitzung 5-6: Ein- und Austritt in die Dampfturbinen 6-1: Kondensation des Dampfes

  7. Thermodynamischer Kreisprozess Der nach dem Mitteldruckteil MD der Turbine, also vor dem Niederdruckteil ND abgezweigte Dampf strömt in den Heizkondensator Wärme-abgabe an den Fernwärmekreislauf (Temperaturniveau etwa 100°C) Verflüssigung Elektrischer Wirkungsgrad wird verringert!

  8. Das Heizkraftwerk • gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme • Fernwärmenetz notwendig • Temperatur hinter der Turbine auf etwa 130 Grad Celsius (Winter) bzw. 70 °C (Sommer) erhöht • elektrischer Wirkungsgrad wird verringert

  9. Wärmetauscher

  10. Warum Wasser? • hohe Verfügbarkeit • große spezifische Wärmekapazität und niedrige kinematische Viskosität • Turbulente Strömung ermöglicht guten Wärmeaustausch l l Tausch -medium Reynolds-Zahl:

  11. Das Blockheizkraftwerk (BHKW) • modular aufgebaute Anlage zur Erzeugung • von elektrischem Strom und Wärme • am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben, bzw. speist • Nutzwärme in ein Nahwärmenetz ein • zwischen 5 Kilowatt und 5 Megawatt Leistung • dezentrale Stromerzeugung, kein Fernwärmenetz, so gut wie keine thermischen Übertragungsverluste • Preise: 10000 € +++ ohne Wärmespeicher, Installation etc. • kann auch mobil eingesetzt werden • Entnahmetemperatur zwischen 90°C und 100 °C

  12. BHKW Prinzip

  13. BHKW Prinzip

  14. Primärenergieeinsparung

  15. Energieeffizienz “fern“ • Die KWK hat einen Brennstoffwirkungsgrad zwischen 80% und 95%.

  16. Energieeffizienz “nah“ Die Emissionen von herkömmlich produziertem Strom sind höher als vom BHKW vor Ort produzierten. Hinzu kommt nun die Einsparung gegenüber den Heizkesseln. Effektive CO2-Senke

  17. Kleine Beispielrechnung • „Mini“-BHKW von 5 kW elektrischer Leistung • Ein Erdgas-BHKW spart pro MWh ca. 0,6 t CO2 ein • gegenüber getrennter Wärme-/Stromerzeugung • 5800 h/a Laufzeit CO2-Absorption von 5,7t pro Jahr pro Hektar Die Wirkung entspricht also gut 3Hektar Wald

  18. Kleine Beispielrechnung 6,3 ct / kWh 5,11 ct / kWh 6,2 ct / kWh Phelix Day Base (Stand: 10.12.07) • + Energiesteuer, Erdgas 0,55 ct / Kwh, Flüssiggas und Heizöl zwischen 0,20 und 0,61 ct/kwh • Eigenverbrauch eines Einfamilienhauses = 5000 kWh/a Kosten: Wartung, Überwachung etc.: rund 400 € Gewinn von 3500 € pro Jahr geringe Amortisationszeit des BHKW (ca. 3 Jahre)

  19. Stromkosten

  20. Nachteile der KWK • es werden großteils gasförmige Brennstoffe genutzt unflexibel • individuelle Anpassung zwingend notwenig, daher großes Know-How vonnöten • Technologie für erneuerbare Energien ist ebenfalls noch nicht ausgereift • nicht überall einsetzbar, großteils nicht mobil • Große Wärmespeicher vonnöten

  21. Fazit • KWK spart einen großen Teil (rund 30 %) des eingesetzten Brennstoffes ein • mittelfristig eine gute Lösung, CO2-Emissionen zu verringern • modulare Anlagen effektiver als Heizkraftwerke • wird im Moment noch wenig genutzt großes Potenzial Fragen? Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit

  22. Quellen www.bkwk.de Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. www.wikipedia.de diverse Artikel zu Wärmespeicher, BHKW… www.eex.de Strombörse www.stromtip.de Vergütung, Strompreiszusammensetzung www.bhkw-infozentrum.de/erlaeuter/kwkprinzip.html KWK-Prinzip www.kraftwerk-bhkw.de/MEPHISTO/nutzen01.htm NOx-Bilanz www.google.de diverse Bilder zu den einzelnen Themen www.vattenfall.de Infos zum BHKW / HKW + Diverse andere Seiten im Web.

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