Die Leistungsführung gibt bei einem Heizkraftwerk oder einer anderen Energieumwandlungsanlage, die in Kraft-Wärme-Kopplung oder einer anderen Form der Kuppelproduktion arbeitet, an, welche Führungsgröße technisch und wirtschaftlich Priorität bei der Regelung genießt und somit die Leistung (Last) vorgibt. Man unterscheidet nach Art der Leistungsführung strom-, wärme- und brennstoffgeführte Betriebsweise, sowie Kombinationen daraus.[1][2]
Betriebsweisen
Bearbeitenstromgeführt
BearbeitenDie stromgeführt Fahrweise ist üblich bei Heizkraftwerken mit geringer Wärmeauskopplung und/oder einer Stromlieferverpflichtung. Die Mindestanlagenleistung wird bei Netzparallelbetrieb vom Lastverteiler des Stromnetzes vorgegeben, bei Inselbetrieb ergibt sie sich aus dem Stromverbrauch der Inselanlage.[3]. Überschüssige Abwärme, die nicht als Fernwärme genutzt oder in einem Wärmespeicher zwischengepuffert werden kann, wird über ein Kühlsystem (Kühlturm, LuKo, Kühlwasser, ...) an die Umgebung abgegeben.[4]
wärmegeführt
BearbeitenDie wärmegeführt Fahrweise ist üblich bei Heizkraftwerken mit hoher Wärmeauskopplung und/oder einer Wärmelieferverpflichtung. Die Mindestanlagenleistung wird hier vom Wärmeverbraucher vorgegeben.
Falls es sich - wie bei solchen Anlagen manchmal der Fall - bei der Dampfturbine um eine reine Gegendruckturbine ohne Kondensation handelt, dann kann nur genau so viel Strom erzeugt und eingespeist werden, wie der Wärmeverbrauch es zulässt. Wenn es sich um eine Kondensationsturbine handelt, wenn also ein Kondensator mit Kühlsystem vorhanden ist, über den überschüssige Wärme an die Umgebung abgeführt werden kann, dann kann zusätzlicher Strom erzeugt werden, jedoch nicht weniger als durch den Wärmebedarf vorgegeben.[4]
brennstoffgeführt
BearbeitenDie brennstoffgeführte Fahrweise ist üblich bei Anlagen, die ihren Brennstoff als Begleitprodukt oder als Abfall sehr kostengünstig aus einem vorgeschalteten Prozess geliefert bekommen und verfeuern. Die Mindestmenge an Brennstoff und damit die Mindestanlagenleistung wird hier vom Angebot der Brennstoffquelle vorgegeben:
- Industrielle Heiz- und Kraftwerke, die Brennstoffe aus einem Produktionsprozess verwerten (z.B. Kuppelgase in der Montanindustrie, Ersatzbrennstoffe in der Papierindustrie, ...)
- Müllheizkraftwerke: Hier besteht sogar eine Entsorgungsverpflichtung für den Abfall.
- BHKWs mit vorgeschalteter Biogasanlage
- Deponiegaskraftwerke
- Grubengaskraftwerke
Pufferlagerung des Brennstoffes kann Schwankungen reduzieren. Nach oben kann durch Zufeuerung anderer Brennstoffe ausgeglichen werden, jedoch nicht nach unten.
Analog zur brennstoffgeführten Fahrweise ergibt sich die Führung aus dem Primärenergieangebot bei anderen Formen der Wärmenutzung aus Erneuerbaren Energien wie geo- oder solarthermischen Heizkraftwerken.
kombiniert / kostenoptimiert
BearbeitenBei der kostenoptimierten Fahrweise wird die Betriebsweise zwischen den oben genannten Varianten aufgrund von Preisschwankungen auf den Energiemärkten dynamisch gewechselt, um so das wirtschaftliche Optimum zu erreichen. Zu Spitzenlastzeiten mit entsprechend hohem Strompreis wird die Anlage stromgeführt gefahren, zu Schwachlastzeiten wärme- oder brennstoffgeführt.
Voraussetzung für eine solche Fahrweise ist eine variable Vergütung, die sich nach dem aktuellen Marktpreis für Strom und/oder Wärme richtet und eine Anlagenregelung, die eine Umschaltung - vorzugsweise automatisch - erlaubt.
Entkoppelung durch Speicher oder Gruppierung
Bearbeiten- Entkoppelung von Erzeugung und Verbrauch durch einen Pufferspeicher, hierdurch Glättung und bessere Ausnutzung.[5][6][3]
- Üblich sind Wärmespeicher bei HKWs. Stromspeicher nur für Netzregelung insgesamt, nicht einem Erzeuger oder Verbraucher zugeordnet. Bei brennstoffgeführten Anlagen auch Brennstoffspeicher (Lager, Tanks, ...).
- Deckelung[5], z.B. Wärmedeckelung, d.h. wenn der Wärmespeicher voll ist, wird die Betriebsweise von stromgeführt auf wärmegeführt umgeschaltet. Brenstoff analog.
- Gruppierung zu einem virtuellen Kraftwerk mit zentraler Leistungsregelung → "netzgeführte" Fahrweise[7][8]
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Literatur
Bearbeiten- Gunter Schaumann: Kraft-Wärme-Kopplung. Hrsg.: Karl W. Schmitz. 4. Auflage. Gabler Wissenschaftsverlage, 2009, ISBN 978-3-642-01424-6.
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Richard A. Zahoransky: Energietechnik: Systeme zur Energieumwandlung. Kompaktwissen für Studium und Beruf Studium Technik. 2. Auflage. Vieweg + Teubner, 2004, ISBN 3-528-13925-0 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Technikübersicht KWK-Anlagen. BINE-Informationsdienst des FIZ Karlsruhe, abgerufen am 13. Februar 2012.
- ↑ a b Betrieb und Wartung eines BHKW. Technologie- und Förderzentrum des Bayerischen Staatsministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, abgerufen am 13. Februar 2012.
- ↑ a b Sebastian Lehnhoff: Dezentrales vernetztes Energiemanagement: Ein Ansatz auf Basis eines verteilten adaptiven Realzeit-Multiagentensystems. Vieweg + Teubner, 2010, ISBN 3-8348-1270-6 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ a b Christian Herbert Jungbluth: Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen in Wohngebäuden im zukünftigen Energiesystem. Band 59 von Schriften des Forschungszentrums Jülich - Reihe Energietechnik. Forschungszentrum Jülich, 2006, ISBN 3-89336-469-2 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Silke Köhler, Frank Kabus, Ernst Huenges: Wärme auf Abruf. In: Thomas Bührke, Roland Wengenmayr (Hrsg.): Erneuerbare Energie: Alternative Energiekonzepte für die Zukunft. 2. Auflage. Wiley-VCH, 2009, ISBN 3-527-40973-4 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ http://www.blockheizkraftwerk.org/betriebsarten
- ↑ http://www.blockheizkraftwerk-bhkw.net/modelle/betriebsarten