Lastmanagement mit Blockheizkraftwerk
Lastspitzenreduktion um zwanzig Prozent durch optimierte Steuerung.
Blockheizkraftwerke eignen sich nicht nur zur Verringerung des externen Strom- und Wärmebezugs, sondern auch zur Reduktion elektrischer Lastspitzen: Forscher des Fraunhofer-
Blockheizkraftwerke sind mittlerweile weit verbreitet, sei es im privaten Bereich zur Beheizung von Wohnanlagen oder in der Industrie zur Versorgung energieintensiver Prozesse. In gängigen Blockheizkraftwerken treibt ein klassischer Verbrennungsmotor einen elektrischen Generator an. Die Abwärme des Verbrennungsmotors wird dabei zur Unterstützung der Wärmeversorgung vor Ort genutzt. Blockheizkraftwerke gehören zu den Kraft-
Am Fraunhofer-IISB wurde bei der jüngsten räumlichen Erweiterung unter anderem ein erdgasbetriebenes Blockheizkraftwerk in die Infrastruktur des Instituts integriert, was sowohl den Bedarf an Fernwärme als auch den externen Strombedarf reduziert. Bei einem typischen Blockheizkraftwerk in einem Industriebetrieb erfolgt die Auslegung wärmegeführt. In der Regel wird dazu die Wärmegrundlast des Versorgungsbereichs als Maßstab herangezogen, um eine möglichst hohe Jahreslaufzeit des Blockheizkraftwerks zu erreichen. Die zusätzliche Erweiterung der Anlage am Fraunhofer-
Ein wesentlicher Forschungsbereich am Fraunhofer-IISB ist die Optimierung der energetischen Infrastruktur von Betrieben im Industriemaßstab. Da das Institut neben Büroräumen auch klimatisierte Reinräume und Labore mit großen Energieverbrauchern betreibt, ist es hervorragend als Demonstrationsplattform für mittelständische Unternehmen geeignet. Die Optimierungsmaßnahmen sind hierbei nicht nur auf die einzelnen vorhandenen Energiesektoren – Wärme, Strom und Kälte – bezogen, sondern haben über eine Kopplung der verschiedenen Sektoren auch das Gesamtenergiesystem im Blick.
Neben der üblichen Nutzung eines dezentralen Blockheizkraftwerks zur Verringerung des Fremdbedarfs an Energie wird die Anlage am Fraunhofer-
Am Fraunhofer-IISB wurde eine Betriebsstrategie entwickelt, um durch den Betrieb des Blockheizkraftwerks den Fremdbedarf an elektrischer Energie speziell im Lastspitzenfall zu verringern. Die Idee ist, dass im Normalbetrieb ein Teil der Kapazität des Wärmespeichers zurückgehalten wird. Das stellt im Fall des Auftretens einer Lastspitze sicher, dass das Blockheizkraftwerk auch bei fehlendem Wärmebedarf für eine zuvor definierte Mindestdauer betrieben werden kann. Die überschüssige Wärme wird dabei in den Puffertanks zwischengespeichert. Unabhängig vom wärmegeführten Normalbetrieb kann so das Blockheizkraftwerk auch kurzfristig zu elektrischen Hochlastzeiten betrieben werden.
Besonders Blockheizkraftwerke ohne Vorheizsystem benötigen einige Minuten, um aus dem Bereitschaftszustand ihre Nennleistung zu erreichen. Deshalb ist die Kombination mit einem Batteriesystem sinnvoll. Das Batteriesystem kann den Anfahrvorgang des Kraftwerks überbrücken, es bei Spitzenlasten unterstützen sowie kleine Lastspitzen selbstständig abdecken. Im Vergleich zu Reduktionsstrategien, die nur auf einem elektrischen Batteriespeicher basieren, spart die Verknüpfung von Blockheizkraftwerk, Batterie und Wärmespeicher zusätzlich Investitionskosten bezüglich der Batteriekapazität. Während elektrische Batteriespeicher hohe Kosten im Bereich von 500 Euro pro kWh aufweisen, ist das thermische Äquivalent für etwa ein Zehntel des Preises erhältlich.
Um ein optimales Zusammenspiel der energietechnischen Anlagen zu gewährleisten, ist eine geeignete Dimensionierung essenziell. Am Fraunhofer-
Fh.-IISB / RK
Weitere Infos