Kraftwärmekopplung: Es muss nicht immer der Heizungskeller sein
Eine BHKW-Kaskade oder ein einziges größeres BHKW einsetzen? In einem kürzlichen Pressegespräch ging EC Power Geschäftsführer Cord Müller zwar vorrangig auf die KWK seines Hauses ein, streifte dabei aber auch einige grundsätzliche Fragen und Themen der KWK-Entwicklung.
„Man denke nur an den Schallpegel eines größeren Einzelblocks“, Cord Müller
Ein spürbarer Brennwertnutzen von etwa 50 % der Differenz zum Heizwert, die total 11 % beträgt, fällt erst ab einer Rücklauftemperatur von etwa 42 °C (rote Kurve) an. Das Diagramm der Ruhrgas erklärt, warum bei höheren Temperaturen die Investition in einen Kondensations-Wärmetauscher wenig lohnt. Bei 60 °C liegt der theoretische wasserseitige Wirkungsgrad einer Erdgasfeuerung noch auf Heizwert-Niveau von ca. 96 %. Bei 50 °C ist er gerade mal um zwei Prozent gestiegen. Erst ab etwa 45 °C mit einer theoretischen Wirkungsgrad-Verbesserung von ca. vier Prozent könnte sich die Ausgabe bezahlt machen, wenn der praktische Betrieb nebst der konstruktiven Umsetzung die vier Prozent tatsächlich realisiert. Das geht auch aus den Herstellerunterlagen hervor. EC Power nennt im Datenblatt des XRGI 15 mit 15/30 kW elektrisch/thermisch einen Wirkungsgrad ohne Brennwertnutzung von 92 % und mit Brennwertnutzung, etwa für Objekte mit Fußbodenheizung, von 97 %. Je größer die Anlage, desto eher rentiert sich natürlich der Gewinn von fünf oder sechs Prozent
Verbesserter Brennwert-Wärmetauscher (Bilder: EC Power)
Die Sanierung der Wärmeversorgung mit energieeffizienter KWK muss nicht am Platzmangel im Heizungsraum scheitern. Der droht, wenn die vorhandene Kesselanlage zur Deckung der Bedarfsspitze am Ort bleiben soll. Wohin dann mit dem Kraft-Wärme-Koppler als Grundlastlieferant? Der BHKW-Hersteller EC Power hat mit dem modularen Aufbau seiner XRGI-Reihe auf das Raumproblem reagiert. Die Aufteilung in Power Unit, Wärmeverteilung und Regelung gestattet die Aufstellung selbst in verwinkelten und engen Strukturen. Fehlt trotzdem der Platz, kann die BHKW-Installation – bei Bedarf nebst Kesselanlage – vormontiert in einem Container realisiert werden: Das Unternehmen, das sich mit seinen XRGI-Maschinen im Leistungsband von 6 bis 20 kW elektrisch je Einheit als europäischer Marktführer in dieser Leistungsklasse sieht, liefert nun auch auf Wunsch das Einzelgerät oder die Kaskade anschlussfertig in einem Gehäuse verrohrt und verdrahtet als All-in-One-Energiezentrale. Bei Bedarf auch zusätzlich mit Gaskessel zur Spitzenlastabdeckung und Pufferspeicher. So lassen sich frei werdende Flächen eventuell für ein Fitnesscenter oder einer anderen Einrichtung für und von der Hausgemeinschaft nutzen.
Vorverrohrt für die Außenaufstellung
Die Alternative im Container heißt bei EC Power Power-House. Sie kann unmittelbar am Haus im Hof stehen und mit den Baumaterialien Holz, Stein oder Aluzink auf die Fassade des Gebäudes abgestimmt werden. Als Fundament dient eine 200 mm dicke Betonplatte, eventuell aufgelegt auf ein Sandpolster, sodass zusätzliche Erdarbeiten entfallen. Müller teilte ferner mit, dass Buderus neben Vaillant nun ebenfalls die Maschinen von EC Power im Programm führt. Der Großhändler und Hersteller habe sich sowohl aus Qualitäts- als auch aus Effizienzgründen für den Vertrieb der XRGI-Typen entschieden. Ein Alleinstellungsmerkmal etwa liegt laut seinen Ausführungen im allseits geschlossenen BHKW-Gehäuse, das ohne Zu- und Abluft auskommt: Herkömmlich belüftete Konstruktionen durchspülen mit Frischluft das offene Gehäuse zur zusätzlichen Kühlung – mit der Folge steigender Abwärmeverluste. Bei den XRGI-Aggregaten demgegenüber fängt der Heizungsrücklauf die gesamte Wärme von Motor und Generator auf. Es bedarf keiner energieverbrauchenden Zusatzkühlung.
Wege zur Effizienz
Müller nannte als zweites Plus der geschlossenen XRGI-Bauweise die Konstanz des Wirkungsgrads bei Nennlast wie bei Teillast, also im modulierendem Betrieb: „Die übliche Zusatzkühlung führt bis 30 Prozent der Motorwärme ab, unabhängig von der momentanen Leistung. Damit fällt die Effizienz im Teillastbereich überproportional ab.“ Bei dem unbelüfteten Gehäuse von EC Power sei dieser negative Effekt nicht gegeben. Zudem setze man nur elektrische Bauelemente, wie Pumpen und Regler, mit minimalem Eigenstromverbrauch ein. „Im Ergebnis klettert durch diese Optimierung der Wirkungsgrad je nach XRGI-Typ bis 96 Prozent ohne Brennwertnutzung. Bei niedrigen Rücklauftemperaturen von 45 °C abwärts beträgt der Gesamtwirkungsgrad mit der optionalen Brennwertnutzung 102 Prozent.“
102 Prozent – Warum bietet dann das Unternehmen seine Produkte nicht serienmäßig mit Brennwertnutzung an? „Die Brennwertnutzung ist wirtschaftlich sinnvoll bei einem Rücklauf unter 50 °C, da erst bei niedrigen Temperaturen die Verdampfungswärme sozusagen spürbar auskondensiert, spürbar, was sowohl die Kosteneinsparung als auch den Umweltnutzen angeht. Diese Verhältnisse müssen gegeben sein. Der zusätzliche Brennwert-Wärmetauscher muss sich ja amortisieren. Deshalb sehen wir ihn nicht serienmäßig vor.“ Als Option schon. EC Power wartet hier werkstoffseitig mit einer Verbesserung auf. Die früheren Wärmetauscher bestanden aus Kunststoff und Glas. Die neue Generation baut robuster auf Kupfer und Stahl.
Gute Gründe für die Kaskade
Im Gespräch mit der Presse fiel unter anderem die Frage, ob EC Power daran denkt, die XRGI-Reihe auf Leistungen bis 40 kW elektrisch oder höher zu erweiten. Die Aufstockung nach oben sei kein Tabu, hieß es, „doch favorisieren wir aufgrund des Marktdesign, der besseren Regelbarkeit insbesondere im Zusammenspiel mit der Stromproduktion aus den erneuerbaren Energien Wind und Sonne sowie der Betriebsvorteile mehr die Kaskade als die Großmaschinen bis zum Einsatzbereich von etwa 80 kW elektrisch.“ Und zwar darum: „Ein größeres BHKW mit beispielsweise 50 kW elektrisch hat bei Betrachtung aller Aspekte keine Vorteile gegenüber einer Dreierkaskade aus der Größenklasse 15 oder 20 kW elektrisch. Zugegeben, auf der Investitionsseite erspart man sich zunächst etwas gegenüber der Kaskade. Sieht man den gesamten Kostenapparat, relativiert sich dieser Vorteil. Kleinere XRGI-Maschinen sind wesentlich leiser und erfordern keine Zusatzinvestitionen wie beispielsweise für den Schallschutz, für die Be- und Entlüftung des Aufstellorts oder für die Schmierölversorgung“, führt Cord Müller aus.
Daneben weist der Geschäftsführer auf die betrieblichen Vorteile: „Erstens steht mit einer Kaskade ein größeres Betriebsband zur Verfügung, was mit einer höhere Stromproduktion und einen höheren Anteil des Eigenverbrauchs der generierten Elektrizität einhergeht. Denn ein 50 kW-BHKW deckt nur einen Bereich bis 25 kW elektrisch ab, eine Dreierkaskade hingegen bis 5 kW elektrisch. Zweitens ist der Volllastanteil je Maschine bei einer Kaskade höher als bei einem größeren Einzelgerät, was die Wartungskosten, die abhängig von der reinen Laufzeit sind, gleichgültig, ob Volllast oder Teillast, nicht von der Leistung, spezifisch günstiger gestaltet. Drittens ist die Betriebssicherheit einer Kaskade höher als die einer Einzelanlage und eine Stromproduktion ist auch möglich, wenn die Wartung durchgeführt wird. Werden alle Aspekte mit einbezogen, zeigt sich der Vorteil einer Kaskade deutlich.“ Das gelte nicht nur für die Objektversorgung. „Selbst Großkraftwerke präferieren heute die Kaskade, wie es Projekte im hohen MW-Bereich in Kiel, Mainz und Stuttgart zeigen.“