green tech report 2013 - umwelttechnik.at

kleiner dimensionierte, Kessel sind darauf ausgelegt,
Temperaturen knapp unter dem Dampfniveau
zu erzeugen (bis 95°C). Dadurch ergibt sich, dass
vor allem jene Betriebe diese Technologie anwenden,
die ein geringeres Temperaturniveau
benötigen. Dazu zählen beispielsweise Lackierereien,
die ein Temperaturbedarfsniveau von rund 70
°C aufweisen [2].
Für einen langfristigen, technisch und wirtschaftlich
optimierten Betrieb muss jedem Projekt in der Planungsphase
ein detailliertes Wärmekonzept hinterlegt
sein, in dem die Anlagendimensionierung, die
Betriebsstunden, das Wärmeverteilnetz und weitere
wichtige Parameter aufgeführt sind [1].
Neben dem Temperaturniveau und einem Wärmekonzept
sind die örtlichen Voraussetzungen für
eine Anwendung von Biomasse entscheidend. So
muss beispielsweise ein Raum für die Lagerung des
Brennstoffes (z. B.: Pelletslager) vorhanden sein. Bei
Neu- oder Zubauten ist es sinnvoll, bereits frühzeitig
die notwendige Infrastruktur mit zu berücksichtigen
[2]. Ein entscheidender Faktor für ein nachhaltiges
Funktionieren der Anlage ist die Qualität der Errichtung
vor Ort. Die Anlageninstallation bietet viele
potenzielle Fehlerquellen und kann selbst bei technisch
ausgereiften Komponenten zu geringerer Effizienz
der Gesamtanlage führen. Entsprechendes
Augenmerk muss auf eine fachlich kompetente Anlagenerrichtung
gelegt werden [1].
Biomasse stellt eine von vielen Möglichkeiten zur
Energiegewinnung dar. Auch wenn das Angebot
an Biomasse in Europa groß ist, sollen bei jeder
Anlagenplanung sämtliche erneuerbaren Energieträger
auf deren Einsatzmöglichkeit geprüft
werden um die am besten geeignete Variante zu
wählen. Auch Kombinationen mehrerer erneuerbarer
Energieträger, beispielsweise Bioenergie uns Solarthermie
sind in vielen Fällen sinnvoll.
Wirtschaftliche Aspekte
Ein Vorteil von Biomasseheizanlagen ist die kontinuierliche
Kostenersparnis im Betrieb aufgrund der
geringeren Brennstoffkosten. Vor allem im kleinen
Leistungsbereich (Einsatzgebiete von Bürogebäuden
bis zu kleinen Produktionshallen) befindet sich
die Anlageneffizienz aufgrund der umfassenden Erfahrungen
im Ein- und Mehrfamilienwohnbau auf
sehr hohem Niveau. Bezogen auf den Preis für eine
kWh, liegen die Kosten für Energie aus Biomasse
zwischen 40 und 60 % verglichen mit der Energiebereitstellung
aus Öl. Wie schnell sich eine Anlage
rentiert ist nicht in jedem Fall gleich, die Größe
der Anlage sowie die Qualität in der Planung,
bei der Installation und während des Betriebs
der Anlage sind dafür mitentscheidend. Auch die
Größe und Dichte eines Wärmenetzes haben Auswirkungen
auf die Effizienz und somit auf die Wirtschaftlichkeit
einer Anlage [1].
Für die Bewertung der Wirtschaftlichkeit (z. B. Amortisationszeit
der Investition) ist zudem entscheidend
zu betrachten, mittels welches Energieträgers sich
der Betrieb bisher mit Energie versorgt hat (sofern
es sich nicht um eine Neuerrichtung eines Betriebsgebäudes
handelt). Da Biomassefeuerungen in der
Regel komplexer als Gasfeuerungen sind, wirkt sich
das negativ auf den Preis für die Installation aus, geringere
Brennstoffkosten gleichen diesen Nachteil
aber im laufenden Betrieb wieder aus [2].
Mit den wirtschaftlichen Vorteilen für das Unternehmen
selbst gehen durch die Verwendung von heimischer
Biomasse (Biomasse wird in der Regel regional
bereitgestellt) aufgrund des Verzichts auf den
Import von fossilen Energieträgern aus dem Ausland
auch positive volkswirtschaftliche Effekte einher.
Wertschöpfung und Beschäftigung wird im Inland
generiert, Technologiehersteller können ihre Expertise
weiter ausbauen [1].
Neben einer Finanzierung aus Eigenmitteln oder
durch Kredite können beispielsweise auch Contractingmodelle
zur erfolgreichen Realisierung einer
Biomasseanlage herangezogen werden. Durch
das Auslagern der Biomasseanlage kann sich das
Unternehmen auf sein Kerngeschäft konzentrieren.
Dabei plant, errichtet, finanziert und betreibt ein
spezialisiertes Unternehmen (Contractor) die Biomasseanlage.
Refinanziert werden die Investitionskosten
über die Lieferung von Wärme an den Betrieb
[10].
Wirtschaftliche Vorteile in Form von Energiekosteneinsparungen
ergeben sich beispielsweise
auch bei der Nutzung von Biogas mittels Blockheizkraftwerken
mit denen sowohl Wärme aus
auch Strom produziert werden kann. Neben einer
innerbetrieblichen Nutzung der gewonnenen
Energie kann diese auch in ein Nahwärme-Verteilnetz
sowie in das Stromnetz eingespeist
werden. Bei innerbetrieblicher Nutzung kann je
nach Auslegung nahezu Netzautarkie erreicht
werden, darüber hinaus kann sich das Unternehmen
einen Wettbewerbsvorteil gegenüber
der Konkurrenz sichern. Biogas hat weiters den
Vorteil, dass es einerseits vor Ort in Strom und/
oder Wärme umgewandelt aber auch über weite
Strecken verlustfrei transportiert werden kann.
Gegebenenfalls kann auch in das bestehende
Erdgasnetz eingespeist werden [4].
Mikro-KWK
© iStockPhoto/Wittelsbach Bernd
Eine weitere Möglichkeit zur Energiebereitstellung in
Betrieben ist die Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (Mikro-KWK).
Der Begriff „Kraft-Wärme-Kopplung“ beschreibt
die gleichzeitige Energieumwandlung von chemischer
Brennstoffenergie (beispielsweise im
Brennstoff Biomasse enthalten) in thermische
und mechanische und/oder elektrische Energie.
Es kann somit mittels einer Anlage sowohl Wärme
als auch Strom bereitgestellt werden. Von
Mikro-KWK spricht man gemäß KWKRichtlinie
(2004/8/EG) dann, wenn die elektrische Leistungsgröße
der Anlage kleiner 50 KW el ist [7].
Ein wesentlicher Vorteil einer KWK-Anlage ist, dass
nur eine Anlage zur Erzeugung von sowohl Wärme
als auch Strom notwendig ist. Weiters ergibt
sich durch die Kraft-Wärme-Kopplung ein geringerer
Brennstoffbedarf verbunden mit niedrigeren
Emissionen. Da eine Heizung in der Regel dann benötigt
wird, wenn im Gebäude bzw. im Betrieb auch
Strombedarf gegeben ist, ergibt sich eine hohe Eigenverbrauchsabdeckung,
die sich positiv auf die
Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems auswirkt [8].
Biomassefeuerungen benötigen im laufenden Betrieb
eine gewisse Strommenge, beispielsweise für
das Zündelement, für die Brennstoff-Förderschnecke
oder für das Saugzuggebläse. Diese Energie
kann bei KWK-Systemen durch die Anlage selbst
bereitgestellt werden, ein netzunabhängiger Betrieb
ist möglich [9].
Derzeit besteht bei innovativen Mikro-KWK
Technologien in vielen Bereichen noch Forschungs-
und Entwicklungsbedarf. Zu den innovativen
Technologien zählen vor allem jene, die
neben gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen
auch feste Biomasse als Brennstoff ermöglichen.
Die Energieumwandlung kann dabei beispielsweise
mittels Stirlingmotor, Mikro-Dampfmotor, ORC-Prozess
oder Mikro-Gasturbinen erfolgen. Da bei der
Stirlingmotor-Technologie die Verbrennung extern
stattfindet, ist er prinzipiell auch für feste Brennstoffe
geeignet und kann sich gut für den Einsatz
im Kleingewerbebereich sowie im Haushaltssektor
eignen [7].
Derzeit wird von der Firma ÖkoFEN eine Strom
produzierende Pelletsheizung entwickelt und
getestet, die zukünftig unter anderem im Gewerbebereich
zum Einsatz kommen soll. Bei diesem
Projekt wird ein praxiserprobter Stirlingmotor aus
Serienproduktion mit einem speziell entwickelten
Pelletskessel kombiniert. Durch die Kombination
aus Strom- und Wärmeproduktion sowie der Nutzung
direkt vor Ort können Systemverluste deutlich
reduziert werden. Die derzeit im Praxistest befindlichen
Anlagen weisen eine Brennerleistung von rund
15 kW auf und können rund 14 kW thermische und
1 kW elektrische Energie bereitstellen. Je nach Laufzeiten
des Kessels können somit bis zu 7.000 kWh
Strom pro Jahr produziert werden. Die Abmessungen
der Pelletsheizung mit integriertem Stirlingmodul
werden sich nur unwesentlich von jenen einer
normalen Pelletsheizung unterscheiden, da das Stirlingmodul
aufgrund der kompakten Bauweise gut
in den Heizkessel integriert werden kann. Ein Pufferspeicher,
der als Wärmeenergiespeicher dient,
entkoppelt die Wärmeproduktion zeitlich vom tatsächlichen
Verbrauch, sodass auch dann Ökostrom
produziert werden kann, wenn gerade kein Wärmebedarf
gegeben ist [8].
In einer Biogärtnerei wurde kürzlich die erste Anlage
dieser Art in Betrieb genommen. Weitere Feldtestanlagen
sind geplant. Mit der 14 kW-Anlage wird eine
rund 400 m² große Lagerhalle mittels Fußbodenheizung
beheizt. Zusätzlich wird mit rund einem Kilowatt
Leistung Strom erzeugt, der den Strombedarf
der Lagerhalle abdeckt und den Überschussstrom
ins Netz einspeist [13].
© ÖkoFEN
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