Effizienzsteigerung von Biogasanlagen mittels ORC- und - Pro2
Effizienzsteigerung von Biogasanlagen mittels ORC- und - Pro2
Effizienzsteigerung von Biogasanlagen mittels ORC- und - Pro2
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<strong>Effizienzsteigerung</strong> <strong>von</strong> <strong>Biogasanlagen</strong> <strong>mittels</strong><br />
<strong>ORC</strong>- <strong>und</strong> Absorptionskältetechnik<br />
Biogas Innovationskongress<br />
Osnabrück, 10.05.2012<br />
Dipl.-Ing. Stephan Waerdt<br />
Geschäftsführer <strong>Pro2</strong> Anlagentechnik GmbH
Inhalt<br />
� Vorstellung <strong>Pro2</strong> Anlagentechnik GmbH<br />
� Gesetzliche Rahmenbedingungen – EEG 2012<br />
� <strong>ORC</strong><br />
� Einführung<br />
� Wirtschaftlichkeit<br />
� Technik<br />
� Referenzen<br />
� Absorbtionskälteanlagen<br />
� Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung<br />
� Technik<br />
� Projektbeispiel<br />
� Einsatzgebiete<br />
� Ausblick / Fazit
<strong>Pro2</strong> - Unternehmensvorstellung
<strong>Pro2</strong> - Unternehmensvorstellung<br />
DKWK – Deutsche KWK Holding GmbH<br />
� Blockheizkraftwerke<br />
� Verdichterstationen<br />
� Fackelanlagen<br />
� Gasreinigung<br />
� Planung, Bau, Entwicklung<br />
<strong>Pro2</strong> Anlagentechnik<br />
GmbH<br />
SEVA Energie AG
Zahlen der DKWK-Gruppe<br />
Gesamtumsatz<br />
Mitarbeiter<br />
2009 2010 2011<br />
61 Mio. Euro<br />
240<br />
80 Mio. Euro<br />
300<br />
110 Mio. Euro<br />
360
Anzeige
<strong>Pro2</strong> - Zahlen, Daten <strong>und</strong> Fakten<br />
� Gründung des Unternehmens 1994<br />
� ca.120 MitarbeiterInnen<br />
� Umsatz 2011 ca. 42 Mio. €<br />
� Mehr als 650 Anlagen mit insg. > 380 MW in über 30 Ländern installiert<br />
� Standorte in D: Willich (Zentrale), Leipzig/Burg (Service, Vertrieb)<br />
� Niederlassungen in Frankreich, Ungarn, Belgien <strong>und</strong> Thailand<br />
� Partner in Spanien, Portugal, Großbritannien, Mexiko, Baltikum<br />
� Exportanteil am Gesamtumsatz: ca. 45%
<strong>Pro2</strong> - Kernkompetenzen<br />
Blockheizkraftwerke<br />
Gasfackeln
<strong>Pro2</strong> - Kernkompetenzen<br />
Gasreinigung<br />
Kompaktmodule
Inhalt<br />
� Vorstellung <strong>Pro2</strong> Anlagentechnik GmbH<br />
� Gesetzliche Rahmenbedingungen – EEG 2012<br />
� <strong>ORC</strong><br />
� Einführung<br />
� Wirtschaftlichkeit<br />
� Technik<br />
� Referenzen<br />
� Absorbtionskälteanlagen<br />
� Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung<br />
� Technik<br />
� Projektbeispiel<br />
� Einsatzgebiete<br />
� Ausblick / Fazit
Gesetzliche Rahmenbedingungen<br />
� EEG-Novelle 2012 födert <strong>ORC</strong>-Technologien (Markteinführung) über<br />
Positivliste Wärmenutzung<br />
� EEG-Novelle 2012 „fördert“ auch Bestands(Alt)-anlagen<br />
� EEG 2004<br />
� KWK-Bonus <strong>von</strong> 2 Cent<br />
� Erzeugter <strong>ORC</strong>-Strom muss als Eigenverbrauch genutzt<br />
werden
Gesetzliche Rahmenbedingungen<br />
� EEG 2009<br />
� EEG 2012<br />
� Kein KWK-Bonus<br />
� Strom wird wie BHKW-Strom vergütet<br />
� Wärmenutzung anerkannt gem. Positivliste<br />
� Absicherung des Gesamtprojekts<br />
� „Unabhängigkeit <strong>von</strong> Dritten“ bezüglich Wärmeabnahme
Inhalt<br />
� Vorstellung <strong>Pro2</strong> Anlagentechnik GmbH<br />
� Gesetzliche Rahmenbedingungen – EEG 2012<br />
� <strong>ORC</strong><br />
� Einführung<br />
� Wirtschaftlichkeit<br />
� Technik<br />
� Referenzen<br />
� Absorbtionskälteanlagen<br />
� Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung<br />
� Technik<br />
� Projektbeispiel<br />
� Einsatzgebiete<br />
� Ausblick / Fazit
Einführung <strong>ORC</strong><br />
� <strong>Effizienzsteigerung</strong> <strong>von</strong> Blockheizkraftwerken<br />
� Wertschöpfung auf der Stromseite ist besonders interessant<br />
� Verstromung ungenutzter Wärmeenergie <strong>mittels</strong><br />
Organic Rankine Cycle
Kooperationspartner <strong>ORC</strong><br />
� GMK - Gesellschaft für Motoren <strong>und</strong> Kraftanlagen mbH
Wirtschaftlichkeit <strong>ORC</strong><br />
� Keine Kraftstoffkosten / Substratkosten<br />
� Sehr niedrige Wartungs- <strong>und</strong> Instandhaltungskosten<br />
� Äußerst geringe Betriebskosten<br />
� Amortisationszeit ca. 3-5 Jahre<br />
� Überschuss nach Amortisation ca.<br />
20.000 € – 100.000 €
Technik <strong>ORC</strong><br />
<strong>ORC</strong> – Funktion Kreisprozess
Technik <strong>ORC</strong><br />
PICorc Funktionsprinzip<br />
Abgas<br />
Biogas-Motor<br />
Wärmeträger-<br />
medium<br />
Kühl- <strong>und</strong><br />
Schmiermedien<br />
<strong>ORC</strong>-Arbeitsmedium<br />
Verdampfer<br />
Vorwärmer<br />
Speisepumpe<br />
Expander<br />
Generator<br />
Kondensator<br />
Stromnetz
Technik <strong>ORC</strong><br />
PICorc - Energiebilanz<br />
100 %<br />
Biogas<br />
Biogasmotor<br />
PICorc-Modul<br />
40 % 10 %<br />
40 %<br />
20 %<br />
elektrischen Strom<br />
BGA<br />
nutzbare Abwärme<br />
nicht nutzbare Abwärme<br />
75 %<br />
25 %<br />
90 %
Technik <strong>ORC</strong><br />
PICorc - technische Eckdaten (Standardmodule)<br />
� Output elektrische Leistung: 25-80 kW<br />
� thermische Eingangsleistung: 300-800 kW<br />
� Elektr. Wirkungsgrade: 8 - 15 %<br />
� Betriebsdauer: 8.000 Bh / Jahr<br />
� Personaleinsatz: 0,05 Mitarbeiter
PICorc - Referenzanlage<br />
� Pilotanlage: Biogas-BHKW mit 500 kW el. / IBN 2008
PICorc - Referenzanlage<br />
� DKWK - Biogas-BHKW mit 500 kW el. / IBN 2011
PICorc - Referenzanlage<br />
8<br />
6<br />
3 2 4<br />
5<br />
7<br />
1 = Ölabscheider 2= Expander 3 = Generator 4 = WM- Zähler<br />
5 = Speisepumpen 6 = Hot-Well 7 = Anschlus HW 8 = Anschluss Kondensator<br />
5<br />
8<br />
1
PICorc - Referenzanlage<br />
9 = Verdampfer 12 = Kompressor<br />
10 = Vorwärmer 11 = Frischdampfregulierventil<br />
11<br />
10<br />
9<br />
12
PICorc - Referenzanlage<br />
13<br />
14<br />
13 = Luftkondensator<br />
14 = Modulcontainer<br />
15 = Thermalölausdehnungsbehälter<br />
15
PICorc - Serienproduktion
Inhalt<br />
� Vorstellung <strong>Pro2</strong> Anlagentechnik GmbH<br />
� Gesetzliche Rahmenbedingungen – EEG 2012<br />
� <strong>ORC</strong><br />
� Einführung<br />
� Wirtschaftlichkeit<br />
� Technik<br />
� Referenzen<br />
� Absorbtionskälteanlagen<br />
� Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung<br />
� Technik<br />
� Projektbeispiel<br />
� Einsatzgebiete<br />
� Ausblick / Fazit
Absorbtionskälteanlage AKM<br />
� Schema Kraft-Wärme-Kopplung<br />
Quelle: <strong>Pro2</strong>
Kooperationspartner AKM<br />
� AGO AG Energie + Anlagen<br />
AGO AG Energie + Anlagen Telefon: +49 9221 602-0<br />
Am Goldenen Feld 23 Telefax: +49 9221 602-149<br />
95326 Kulmbach E-Mail: info@ago.ag<br />
Deutschland
Ideen <strong>und</strong> Ziele AKM<br />
�Idee:<br />
Absorptionskältemaschinen für den Bereich unter 0°C besonders als Ergänzung im<br />
Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung<br />
� Für Anwendungsbereiche in der Industrie, Lebensmittel, Brauerei, Bäckerei,<br />
Obstlager etc.<br />
� Optimierte Einheiten, keine Chemiewerke<br />
�Ziele:<br />
� Kompakte Bauweise<br />
� Gute Montage- <strong>und</strong> Aufstelleigenschaften<br />
� Vorfertigung<br />
� Verwendung <strong>von</strong> handelsüblichen Bauteilen, wie Plattenwärmetauschern<br />
� Geringe Kältemittelmenge<br />
� Modulare Bauweise zur Abdeckung eines großen Leistungsspektrums<br />
� Anpassung des COP an die Erfordernisse<br />
� Geringer Wartungs- <strong>und</strong> Instandhaltungsaufwand Quelle: AGO AG
Absorbtionskälteanlage congelo<br />
� Verfahrensschema (Anlagenvariante Einstufige Ammoniak-Wasser-AKM)<br />
Q C<br />
Expansions-<br />
ventil<br />
Q 0<br />
Kältemitteldampf<br />
reiche Lösung<br />
arme Lösung<br />
flüssiges Kältemittel<br />
Kondensator<br />
Verdampfer<br />
Kälte-<br />
wärme-<br />
übertrager<br />
Rektifikations-<br />
säule<br />
Lösungs-<br />
ventil<br />
Q H<br />
Lösungs-<br />
wärme-<br />
übertrager<br />
Dephlegmator<br />
Q D<br />
Austreiber<br />
Absorber<br />
Lösungs-<br />
mittel-<br />
pumpe<br />
Q Abs<br />
Quelle: AGO AG
Absorbtionskälteanlage – Leistung Projekt 1<br />
� Leistungsdaten der Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteanlage:<br />
■ Wärmeversorgung (Antriebsenergie)<br />
� Heizleistung: 87,2 kW<br />
� Medium: Wasser<br />
� Heißwasservorlauftemperatur: 95°C<br />
� Heißwasserrücklauftemperatur: 85°C<br />
� Anschluss: Flansch DN 50<br />
■ Kälteerzeugung<br />
� Kälteleistung: 50 kW<br />
� Medium: Sole (Wasser-Glykol-Gemisch)<br />
� Kälteträgervorlauftemperatur: -3°C<br />
� Kälteträgerrücklauftemperatur: 1°C<br />
� Connection: Flansch DN 50<br />
Quelle: AGO AG
Absorbtionskälteanlage – Leistung Projekt 1<br />
Biogas<br />
Fermenter<br />
Biogas<br />
Biogas<br />
BHKW<br />
192 kW el<br />
Strom<br />
Einspeisung ins<br />
öffentliche<br />
Versorgungsnetz<br />
EEG Vergütung<br />
<strong>und</strong> KWK Bonus<br />
Grünabfälle<br />
60 kW th Wärme für<br />
Fermenterheizung<br />
214 kW th / 90°C<br />
heiße Abwärme aus<br />
Motorkühlwasser<br />
<strong>und</strong> Abgaswärme<br />
30 % Wärme<br />
wird an<br />
Umgebung<br />
abgegeben<br />
Feld-<br />
anbau<br />
64 kW th<br />
nicht<br />
genutzte<br />
Abwärme<br />
Kartoffeln<br />
90 kW th / 90°C zur<br />
Kältebereitstellung<br />
80 kW th für<br />
Warmwasser-<br />
bereitung <strong>und</strong><br />
Heizung<br />
50 kW 0 Kälteversorgung<br />
über Umluftkühler<br />
Kartoffel-<br />
lager<br />
50 kW 0<br />
Absorptions-<br />
kälteanlage<br />
AGO Congelo 50<br />
Quelle: AGO AG
Absorbtionskälteanlage – Leistung Projekt 1<br />
�Leistungsdaten der Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteanlage:<br />
■ Kühlwasserversorgung<br />
� Kühlleistung: 137,2 kW<br />
� Medium: Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch<br />
� Kühlwasservorlauftemperatur: 25°C<br />
� Kühlwasserrücklauftemperatur: 30°C<br />
� Anschluss: Flansch DN 50<br />
■ Wirkungsgrad (Kälteleistung/Heizleistung)<br />
� Wärmeverhältnis: 0,61<br />
■ Elektroanschluss<br />
� Anschlussleistung: 3,0 kW<br />
� Spannung, Frequenz: 400 V, 50 Hz., 3 ph.<br />
Quelle: AGO AG
Absorbtionskälteanlage – Leistung Projekt 1<br />
� Leistungsdaten der Ammoniak-Wasser-Absorptionskälteanlage (Beispiel<br />
Projekt):<br />
■ Abmessungen <strong>und</strong> Gewicht:<br />
� Abmessung: 2.300 x 1.650 x 2.630<br />
� Gewicht: 3.600 kg<br />
■ Sicherheitstechnik:<br />
� Hochdruckbegrenzer: 15 bar(a)<br />
� Niederdruckwächter: 1,5 bar(a)<br />
� Sicherheitsventil: 15.5 bar(a)<br />
� Temperaturwächter: 105°C<br />
■ Betriebsmittel:<br />
� Kältemittel: Ammoniak (29 kg)<br />
� Lösungsmittel: Wasser (25 kg)<br />
Quelle: AGO AG
Gründe für Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung<br />
� Ökologische Gesichtspunkte:<br />
� Energieeinsparung gegenüber herkömmlicher getrennter Erzeugung<br />
� Reduktion der CO 2-Emission<br />
� Mögliche Nutzung anfallender Abwärmeströme zur Erzeugung <strong>von</strong> thermischer<br />
Energie im Bereich verschiedener Kühlanforderungen<br />
� Substitution <strong>von</strong> hochwertiger elektrischer Energie durch „niederwertige“<br />
thermische Energie in Form <strong>von</strong> Abwärme<br />
� Ökonomische Gesichtspunkte:<br />
� Reduzierung der Life-Cycle-Costs durch geringere Kosten im Betrieb:<br />
� Geringerer Einsatz hochwertiger elektrischer Energie<br />
� Geringere Wartungskosten<br />
� Geringere Instandhaltungskosten<br />
� Längere Lebensdauer durch weniger bewegte Konstruktionsteile<br />
Quelle: AGO AG
Einsatzbedingungen<br />
Für optimale Betriebsbedingungen werden für die Kälteerzeugung <strong>von</strong> -5°C (Kühlsolen-<br />
vorlauftemperatur) eine Antriebstemperatur <strong>von</strong> ca. 110°C bis 135°C benötigt. Quelle: AGO AG
Mögl. Einsatzgebiete NH3-H2O-<br />
Absorptionskälteanlagen<br />
� Milchkühlung<br />
� Lebensmittelkühlung<br />
� Obst- <strong>und</strong> Gemüsekühlung<br />
� Kühllagerung<br />
� Brauereikühlung<br />
� Schiffskühlung <strong>und</strong> Fischverarbeitungszentren<br />
� Kälteerzeugung in der Chemieindustrie<br />
� Gefrierkälteerzeugung (Kaskadenschaltung)<br />
� Großbäckereien<br />
� Chipsfabriken<br />
� Frittierfabriken<br />
Quelle: AGO AG
Inhalt<br />
� Vorstellung <strong>Pro2</strong> Anlagentechnik GmbH<br />
� Gesetzliche Rahmenbedingungen – EEG 2012<br />
� <strong>ORC</strong><br />
� Einführung<br />
� Wirtschaftlichkeit<br />
� Technik<br />
� Referenzen<br />
� Absorbtionskälteanlagen<br />
� Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung<br />
� Technik<br />
� Projektbeispiel<br />
� Einsatzgebiete<br />
� Ausblick / Fazit
Ausblick / Fazit<br />
� Innovative Technik<br />
� EEG 2012 – Konform (gesteigerte Wärmenutzung <strong>von</strong> mehr als 60%)<br />
� Maximale Wirtschaftlichkeit<br />
� Einfache Nachrüstung<br />
� Niedriger Eigenbedarf<br />
� Keine Substrat-/Kraftstoffkosten + Wartungsarm = sehr niedrige<br />
Betriebskosten
Ausblick / Fazit<br />
� Höhere Wertschöpfung durch Steigerung der Gesamtwirtschaftlichkeit<br />
der BGA<br />
� Kompakte Komplettlösung<br />
� Wartung aus einer Hand<br />
� Betrieb in Fernüberwachung (ViCoR)<br />
� Schnelle Amortisationszeit
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www.xing.com/companies/pro2anlagentechnikgmbh<br />
www.youtube.com/user/<strong>Pro2</strong>anlagentechnik
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