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Clever in energieeffiziente ORC-Anlage investiert

30.01.2013

Bietigheim-Bissingen, 30.01.2013 – Die Stadtwerke Groß-Gerau Versorgungs-GmbH (GGV) investiert in eine energieeffiziente ORC-Anlage von Dürr Cyplan und steigert damit zusätzlich die Stromkennzahl ihres Blockheizkraftwerks (BHKW). Seit Ende 2007 setzt die Biogasanlage des Stadtwerks Biomasse in Biogas um, das zur Befeuerung zweier BHKWs dient. Die im November 2012 eingebundene ORC-Anlage steigert die Effizienz bei der Stromproduktion und verbessert das Wärmenutzungskonzept.

Die zwei BHKWs erzeugten bisher pro Jahr 8,3 Millionen Kilowattstunden Strom und versorgten damit rund 7100 Personen. Die bei dem Prozess entstehende Wärme wird für die Beheizung eigener und benachbarter Firmengebäude genutzt. Auch der Fermenter und der Nachgärer werden damit beheizt. Im Fermenter werden die Temperaturen konstant auf 40 Grad gehalten, um den für die Gär- und Ausgasprozesse verantwortlichen Mikroben ideale Lebensbedingungen zu gewährleisten. Im Sommer wird die Wärme zusätzlich für die Kräutertrocknung in einem benachbarten landwirtschaftlichen Betrieb eingesetzt. „Damit entspricht das Konzept dem Grundgedanken der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), nach dem die eingesetzte Energie gleichzeitig in elektrische Energie und Wärme umgewandelt und genutzt wird“, so GGV-Geschäftsführer Paul Weber.

Dürr ORC-Technologie
Die Einbindung der ORC-Anlage des Anlagenbauspezialisten Dürr verbessert die ganzheitliche Energienutzung noch weiter. ORC steht für Organic Rankine Cycle – ein Verfahren, das mithilfe eines Verdampfungsprozesses Strom aus Abwärme erzeugt. In Groß-Gerau wird dafür die Hochtemperatur-Rauchgasabwärme einer BHKW-Einheit mit einer elektrischen Leistung von 800 kWel genutzt. „Durch dieses bewährte Prinzip, werden im Mittel 60 kWel zusätzlich erzeugt“, erklärt Dürr-Projektleiter Timm Greschner. „Dabei geht keine Wärme verloren, egal ob ein Konzept zur Wärmenutzung vorhanden ist oder nicht. 100% Rauchgaswärme werden mit bis zu 18% in Strom umgewandelt, während die verbleibenden ungefähr 82% auf einem Temperaturniveau von bis zu 90°C zur Verfügung gestellt werden“.
Damit erfolgt in Groß-Gerau eine signifikante Effizienzsteigerung bei der Stromerzeugung ohne dass dabei das bestehende Wärmenutzungskonzept eingeschränkt wird.


Abb. 1 ORC-Anlage in Groß-Gerau

Die ORC-Anlage ist einfach und robust aufgebaut und konnte leicht in die Gesamtanlage integriert werden. Da auf einen aufwendigen Zwischenkreis und eine separate Turbinenschmierung mit Schmieröl verzichtet wurde, ist sie zudem äußert betriebsstabil. Das ORC-System nutzt die Rauchgaswärme das gesamte Jahr über und erzielt wegen des hohen Kondensationsniveaus auch im Sommer die volle Leistung.



Abb. 2 Das Fließbild zeigt die Anlageneinbindung schematisch nach der ORC-Erweiterung.

Wirtschaftlichkeit
Für die Stadtwerke Groß-Gerau rechnet sich die Investition: Durch die Integration der ORC-Anlage konnte auf den dem BHKW nachgeschalteten Abgaswärmetauscher verzichtet werden. Die Summe der erzeugten elektrischen Leistung wird von 8,3 auf über 8,7 Mio. kWh gesteigert. Dadurch können etwa 360 Personen mehr als vorher mit Strom versorgt werden. Die Wärme wird trotz des Verzichts auf den Abgaswärmetauscher in das Wärmenetz eingespeist und steht uneingeschränkt für die Kräutertrocknung sowie zur Heizung von Verwaltungsgebäude, Fermenter- und Nachgärer zur Verfügung.
Die Amortisationszeit einer solchen ORC-Investition liegt bei einer Einspeisevergütung von 20,3 ct/kWh und 7.500 Vollnutzungsstunden bei 5 Jahren. Bei einer Abschreibungsdauer von 10 Jahren entspricht dies einer internen Verzinsung von 15,6 %.

Der Einsatz der ORC-Technologie erhöht die KWK-Vergütung spürbar. Nach der Empfehlung der Clearingstelle EEG vom 25.11.2010 sind "Anlagen mit Wärmeauskopplung (…) im Falle der Nutzung eines Aggregats zur Umwandlung der ausgekoppelten Wärme in Strom mittels eines zusätzlichen Generators für die Ermittlung der Stromkennzahl als Einheit zu betrachten."


Abb. 3: Verbesserung der Stromkennzahl eines ähnlichen BHKW mit 834 kWel und 904 kWth


Die KWK-Vergütung ergibt sich aus der Summe der extern genutzten Wärme multipliziert mit der Stromkennzahl multipliziert mit dem KWK-Bonus. Das bedeutet, dass die Vergütung automatisch mit der Erhöhung der Stromkennzahl durch die ORC-Anlage steigt.
Bei gleichbleibender Wärmenutzung erhöhen sich im Falle eines nachgerüsteten BHKW die KWK-Einnahmen um 17,6%. Bei einer Wärmenutzung mit einer Trocknungseinrichtung wie zum Beispiel einer Holz-, Gärrest- oder Kräutertrocknung von 1,5 Mio. kWh/a ergeben sich KWK-Mehreinnahmen von etwa 7100€ jährlich.

Weitere Anwendungen
„Über den Einsatz in KWK-Konzepten hinaus eignen sich ORC-Anlagen von Dürr für ein breites Anwendungsspektrum. Grundsätzlich lässt sich die energieeffiziente Technologie von Dürr mit den unterschiedlichsten Verbrennungsmotoren und Abwärmequellen koppeln. Abwärme stellt in Deutschland eines der größten ungenutzten Energiepotenziale dar“, erklärt Frank Eckert, Geschäftsführer von Dürr Cyplan. „Vor allem Abwärme aus der Industrie, Feuerungssysteme oder die Nutzung geothermischer Wärmequellen stellen attraktive Anwendungsmöglichkeiten für die ORC-Technologie dar, mit deren Hilfe sowohl Energieeffizienzpotentiale als auch attraktive Kapitalrenditen erschlossen werden können.“

Dürr ist ein Maschinen- und Anlagenbaukonzern, der in seinen Tätigkeitsfeldern führende Positionen im Weltmarkt einnimmt. Gut 80 % des Umsatzes werden im Geschäft mit der Automobilindustrie erzielt. Darüber hinaus beliefert Dürr die Flugzeugindustrie, den Maschinenbau sowie die Chemie- und Pharmaindustrie mit innovativer Produktions- und Umwelttechnik. Die Dürr-Gruppe agiert mit vier Unternehmensbereichen am Markt: Paint and Assembly Systems plant und baut Lackierereien und Endmontagewerke für die Automobil- und Flugzeugindustrie. Application Technology sorgt mit ihren Robotertechnologien für den automatischen Lack-, Dicht- und Klebstoffauftrag. Maschinen und Systeme von Measuring and Process Systems kommen unter anderem beim Auswuchten und Reinigen, im Motoren- und Getriebebau und in der Fahrzeugendmontage zum Einsatz. Der vierte Unternehmensbereich Clean Technology Systems beschäftigt sich mit Verfahren zur Verbesserung der Energieeffizienz und der Abluftreinigung. Weltweit verfügt Dürr über 50 Standorte in 23 Ländern und beschäftigt rund 7.300 Mitarbeiter. Dürr erzielte im Geschäftsjahr 2011 einen Umsatz in Höhe von 1,9 Mrd. €.

Ansprechpartner:

Dürr Cyplan Ltd. 
Alexander Dümpe
Tel.: +49 (0) 7142 78 2914
alexander.duempe(at)durr-cyplan.com
www.durr-cyplan.com

Stadtwerke Groß-Gerau  Versorgungs GmbH – GGV
 Paul Weber
 Tel.: +49 (0) 6152 1720 0
 p.weber(at)ggv-energie.de
 www.GGV-Energie.de

 

 


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