BHKW

Hallo, wir arbeiten in Afghanistan und bauen und entwickeln BHKWs für den hiesigen Markt. Die Energieversorgung ist hier generell ein großes Problem.

Unser aktuelles Projekt BHKW250 versorgt einen sechsgeschossigen Block mit 40 Wohnungen und 8 Geschäften im Erdgeschoß mit Strom und Wärme. Die Wohnungen werden mit 16A abgesichert, die Geschäfte mit 20A. Im Gebäude sind noch 4 Aufzüge mit je 20kW Leistung. Außerdem ist noch eine Tauchpumpe im zum Gebäude gehörenden Tiefbrunnen mit etwa 10kW zu versorgen.

Dazu nehmen wir ein Generator-Set marapco250H (28.500 US$). Der bringt maximal elektrisch 250kVA (275kVA bei 110%). Der Dieselverbrauch liegt bei 0,21 bis 0,24 l/kWh. Am Abgassystem werden maximal thermisch 173kW (190kW bei 110%), am Motorkühler maximal thermisch 97kW (107kW bei 110%) abgegeben.

Das Generator-Set läuft, bis auf notwendige Abschaltungen bei Wartung usw. durch und wird lastabhängig (elektrische Last) gesteuert. Das Gebäude wird nicht ans öffentliche Netz angeschlossen.

Die Abwärme aus dem Wasserkühlsystem und dem Abgassystem des Dieselmotors wird in den Boiler eingespeist. Der Boiler aus 4mm Stahlblech hat 3m Durchmesser und ist 3m hoch, also etwa 20m³ Volumen. Im Boiler sind die Wärmetauscher integriert. Ganz unten der Wärmetauscher für das Motorkühlwasser (Stahlrohr 4mm, Durchmesser etwa

100mm, Gesamtrohrlänge etwa 15m). Darüber der Abgaswärmetauscher (Stahlrohr 4mm, Durchmesser etwa 300mm, Gesamtrohrlänge etwa 15m), das Abgas tritt am höchstgelegenen Stutzen mit etwa 500°C ein und am untersten Stutzen wieder aus. Deckel an den Wärmetauscherrohren dienen der Zugänglichkeit zum Russfegen. Ganz oben der Wärmetauscher für das Trinkwasser (Stahlrohr, Durchmesser 2Zoll, Gesamtrohrlänge etwa 43m, parallel). Zudem sind insgesamt 4 elektrische Heizpatronen mit je 15kW oberhalb des Abgaswärmetauschers eingebaut.

Die Regelung der Boilerfunktionen erfolgt temperaturgesteuert. Oberhalb etwa 90°C Wassertemperatur wird das Abgas über einen Bypass am Boiler vorbeigeleitet, das Motorkühlwasser geht dann durch den Standardmotorkühler. Unterhalb etwa 65°C werden stufenweise die elektrischen Heizpatronen zugeschaltet.

Das ganze wird in ein massives, separates Gebäude eingebaut, inkl. Dieseltank 10.000l und Abgasschalldämpfer. Leitungen und Kabel werden über einen etwa 10m langen unterirdischen Kanal bis in den Keller des Gebäudes geführt.

Gruß

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Mathias Schröder
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parallel hatte ich schon mal bei den Elektrikern (de.sci.ing.elektrotechnik) gepostet, da wir im Moment noch folgendes Problem haben:

Die Generatorsets werden standardmäßig mit luftgekühlten Generatoren geliefert, dadurch geht uns im Moment noch die Abwärme der Generatoren verloren. Besser wären natürlich wassergekühlte Generatoren. Da sind wir aber noch nicht fündig geworden und die Lieferanten der Generatorsets sind da auch etwas unflexibel.

Gruß

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Mathias Schröder

Am Thu, 05 Oct 2006 10:48:48 +0430 schrieb Mathias Schröder:

Bau die Generatoren doch in einen Raum oder Container o.ä. und betreibe damit eine Wärmepumpe. Die bindest Du in Deine Heizung. Et Voila. Man könnte damit auch WW bereiten.

Nur eine Idee ...

Ciao CHRiSTiAN.

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Christian Küken

Hallo Fritz, Du hast sicher recht, aber hier in Afghanistan kostet der Liter Diesel etwa 30 Afghani, das sind etwas weniger als 50 ?cent und die Leute sind froh, wenn sie überhaupt Strom und Wärme bekommen. Der Winter steht vor der Tür und hier sind -30°C im Januar keine Seltenheit. Dazu kommt, dass die eingesetzten Generatorsets so robust sind, dass sie auch unter "orientalischen" Verhältnissen sicher durchlaufen. Gruß Mathias

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Mathias Schröder

Mathias Schröder schrieb:

Das Projekt scheint ja bereits durch zu sein. Ist geplant, in der Gegend noch mehrere Stromerzeuger zu realisieren? Die könnte man dann per automatischem Stromhandelssystem managen.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Hallo Christoph, prima Idee mit dem Stromhandelssystem (in die Richtung denken wir auch, wir wollen eben auch Geld verdienen ;-) ), können wir momentan aber nur lokal angehen, praktisch mit einem privaten Netz, da das öffentliche Netz katastrophal ist. Zudem läuft gerade die Privatisierung der Netze, es ist alles noch etwas unübersichtlich. Aber mal ein aktuelles Beispiel: Kabul, Vier Blöcke mit etwa 200 Geschäften und 400 Wohnungen, daneben noch ein Geschäftshaus mit nochmal

330 Geschäften, alles Neubau. Das ganze wird mit etwa 3 MW elektrisch bedient (die schon erwähnten Geratorsets) und die Abwärme entsprechend genutzt. Der Strom wird vom Investor/Betreiber verkauft, die Wärme auch. Also ein "kleines", lokales Netz. Gruß Mathias
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Mathias Schröder

Hallo Mathias,

In meinem Büro wurden Anfang des Jahres zwei Diplomarbeiten zum Thema mit jeweils "sehr gut" abgeschlossen.

Wer einen Stromhandel aufmacht, sollte aber nicht unbedingt der Monopolproduzent sein. Mit einem automatischen Stromhandel wird nämlich der Boden für die ganze Palette sämtlicher Energieträger aufbereitet und deren jeweilige spezifischen Eigenschaften optimal genutzt. So viele Einergieträger kann ein einzelner gar nicht mehr optimal verwerten. Ein automatisches Stromhandelssystem wäre die Basis, mit der man so energiehungrige Länder wie Deutschland zu rund 70% auf heimische regenerative Energien umstellen könnte. Weniger industrieorientierte Länder könnten damit leicht zu Energieexporteuren werden und die fehlenden 30% ebenfalls noch in regenerativ beisteuern. Die Opec und die Russen hätten dann vielleicht ein Problem. Aber der Übergang zur neuen Wirtschaftsform mitsamt Hardwareumstellung wird ja nicht von heute auf morgen erfolgen, sondern viele Jahre brauchen.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Christoph M=FCller schrieb:

Hallo,

toll 70 % regenerativ, aber wie werden dabei die L=FCcken und Schwankunge= n=20 von Strom aus Solarzellen, Windr=E4dern, Wasserkraftwerken,=20 Blockheizkraftwerken mit regenerativen Brennstoffen, Gezeitenkraftwerken =

geschlossen?

Bye

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Uwe Hercksen

Uwe Hercksen schrieb:

Na wie wohl? Mit ein- und ausschalten von Verbrauchern und Erzeugern. Das Ganze ist im durchaus technischen Sinne ein stinknormaler Regelkreis, der permanent auf das Verhältnis Angebot/Nachfrage=1 hin regelt und als Stellgröße eben den Preis verwendet.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Christoph M=FCller schrieb:

Hallo,

aber wie sinnvoll ist es zur Regelung Solaranlagen und Windr=E4der sowie =

Laufwasserkraftwerke auszuschalten? Regelkreis gut und sch=F6n, aber wenn man thermische Kraftwerke zur=20 =DCberbr=FCckung einer Lastspitze ben=F6tigt mu=DF man die rechtzeitig vo= rher=20 anfahren damit sie dann kurzfristig auch zur Verf=FCgung stehen.

Bye

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Uwe Hercksen

Uwe Hercksen schrieb:

Bei einem dezentralen System muss auch die Bereitstellung f=FCr den Ausfall einzelner Komponenten dezentral installiert sein. Solange keine kleinen Zwischenspeicher im Netz sind, werden wir immer abh=E4ngig von Grossanlagen und Netzbetreibern sein. mfg Fritz

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Fritz

"Uwe Hercksen" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mew.uni-erlangen.de...

Christoph Müller schrieb:

Hallo,

aber wie sinnvoll ist es zur Regelung Solaranlagen und Windräder sowie Laufwasserkraftwerke auszuschalten? Regelkreis gut und schön, aber wenn man thermische Kraftwerke zur Überbrückung einer Lastspitze benötigt muß man die rechtzeitig vorher anfahren damit sie dann kurzfristig auch zur Verfügung stehen.

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Die Lastanforderungen (Verbraucherverhalten) werden bei der Inbetriebnahme festgestellt und sind z.B. auf +/- 10% bekannt.

Bei Überschreiten von Lastspitzen werden zuvor definierte Verbraucher abgeschaltet. Das bringt aber die Netzfrequenz durcheinander.

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Jan C. Hoffmann

Mathias Schr=F6der schrieb:

Hallo Mathias In Afganistan und jetzt auch im Libanon ist die M=F6glichkeit ein anderes System zu installieren. Ich meine: Der Dielenmotor treibt einen Kompressor. Die Abw=E4rme von Motor und Kompressor heizt Wasser. Die Druckluft und das Wasser werden gespeichert. Die Druckluft treibt den Stromgenerator. Die kalte Abluft versorgt Druckluftspeicher, L=FCftung, Trinkwasseraufbereitung und W=E4rmetauscher. Das System kann alle Arten der Drucklufterzeugung ohne grossen Steueraufwand intergieren. Die Vernetzung ist =FCber die Wasserleitung m=F6glich. mfg Fritz

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Fritz

Am Fri, 20 Oct 2006 09:19:59 +0200 schrieb Uwe Hercksen:

Schaue dir einen Hifi-Verstärker an: Bei hinreichend grossen Kondensatoren (aka Energiespeicher) läuft das Gerät im Grundlastbereich. Das geht analog auch auf der Erzeugerseite. Ganz besonders dann wenn man nicht nur, auf zwangsläufig träge Grosskraftwerke setzt, sondern auf mehr oder weniger lokale aber dafür kleine und schnelle Anlagen. Ausserdem ist das Beispiel gar nicht so weit hergeholt: In der Industrie ist das bei der Steuerung von Motoren etc. die unter extremer Wechsellast laufen ein heisses Thema. Die nun auf dem Markt verfügbare neue Generation von Steuergeräten bringt Energieeinsparungen von bis zu 30%. Dem entsprechend sinkt auch die notwendige Anschlusskapazität an das Netz, was nochmals erfreulich Geld spart.

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Peter Niessen

Moin,

Uwe Hercksen schrub:

Das wäre nur was für den Notfall.

Mein PKW-Motor fahre ich in 3 Sekunden auf beinahe Volllast. Reicht das? Es war von dezentraler Energieversorgung die Rede. Und so ein Motor kann auch mit Gas aus Biomasse funktionieren. Und das Gas kann man speichern und die Abwärme ebenfalls (die man natürlich dezentral zum Heizen braucht).

Aber abgesehen davon, der REgelkreis ist etwas auch heute schon völlig normales (man macht das Licht aus, wenn man es nicht braucht), warum meinst du, dass der Regelkreis wenn er vorhanden wäre, nicht auch die Lastspitzen vermindert?

CU Rollo

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Roland Damm

Moin,

Uwe Hercksen schrub:

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Damit. Wärme lässt sich speichern, zumindest wenn man nur den Tagesgang ausgleichen muss. Heizen mit Sonnenkollektor funktioniert, auch wenn nachts keine Sonne scheint.

CU Rollo

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Roland Damm

X-No-Archive: Yes

begin quoting, "Jan C. Hoffmann" schrieb:

Das mit dem Quoten üben wir aber noch.

Nein, genau so wird es eben nicht gemacht. Einzige Regelgröße ist der Preis - unter Marktbedingungen ist ganz von allein soviel Reserveleistung (Regelenergie) im Netz vorhanden, daß _plötzliche_ Lastanstiege durch deren Betreiber lukrativ durch den dann sehr hohen Strompreis abgefangen werden können. (Rechnerisch wird der gleiche Gewinn von den Betreibern unterbrechbarer Verbraucher (typischerweise thermische Anwendungen (Warmwasser, Kühlhäuser usw.) mit längeren Zeitkonstanten, die auch mal für eine Stunde abschalten und auf thermische Speicher zurückgreifen können) erzielt, wenn sie während der Hochpreiszeiten ihre Last vom Netz nehmen - in der Auswirkung ist das genauso wie die entsprechende Bereitstellung zusätzlicher Erzeuger.)

Die Vorstellung von "langen Vorheizzeiten" von KW mit fossilen Brennstoffen ist einfach überholt - moderne KW arbeiten mit Gasturbinen, die "von jetzt auf gleich" aus dem Stand auf Nennleistung gehen können, desgleichen die vielen dezentralen Motorkraftwerke, die unter geeigneten Bedingungen reelle Chancen hätten. Aber selbst für die "Fossilen" wäre noch Platz: Da für die meisten Erzeuger und Verbraucher die Nutzung und damit der gesamte Lastgang gut prognostizierbar (Wetter, Jahres- und Tageszeit, Wochentag usw.) ist, können auch die im voraus wissen, wann sie wahrscheinlich Geld verdienen können, und dann entsprechend umlaufend oder warm bereitstehen.

Der Markt würde es richten!

Das ist einfach nur Unsinn. Die Netzfrequenz als Regelgröße ist in einem europaweiten synchronen Verbundnetz schon lange überholt, die Bilanzgleichgewichte müssen lokal hergestellt werden. Im Gegenteil wird die Netzfrequenz sogar unabhängig von der Lastsituation im Mittel "phase locked" nachgeregelt, so daß netzgeführte Synchronuhren (wo gibt es die eigentlich noch?) im Mittel keine Abweichungen von der gesetzlichen Zeit zeigen. Die Frequenzregelung ist nur noch eine unterlagerte Regelgröße, die bei transienten Vorgängen eine Rolle spielt, und da muß dann auch schon dramatisches passieren (z. B. ein Kraftwerk der GW-Klasse ungeplant vom Netz gehen oder entsprechender Verbrauch durch Störung einer Höchstspannungsleitung wegbrechen), damit die Kraftwerke europaweit dann im Promille-Bereich nachregeln.

Grundsätzlich gilt auch im Verbundnetz, daß die Austauschleistungen klein gehalten werden, also der Verbrauch im wesentlichen lokal erzeugt, oder wenigstens lokal Reserveleistung für Ausfälle vorgehalten wird. Deshalb ist es auch normalerweise nicht so schlimm, wenn einzelne Netzbereiche abgetrennt werden und in den Störungs- oder Inselbetrieb gehen. Ein Versorgungssystem ist gegen Störungen um so unempfindlicher, je stärker es vernetzt ist, und um so kleiner die einzelnen Erzeugungs- und Verbrauchseinheiten sind, weil die dann jeweils *unabhängig voneinander* sind und Störungen sich nur stochastisch und nicht systemisch überlagern.

Das Problem mit Christophs Vorstellungen liegt woanders: Aufgrund der hohen Effiziensteigerungen bei modernen fossilen Kraftwerken (Wirkungsgrade an die 60 %) sind kleine Motorkraftwerke derzeit nicht mehr wirtschaftlich, weil sie von der Abwärmenutzung "leben" - der Bedarf an Niedertemperaturwärme geht aber wegen der Gebäudeisolation (Trend zum Nullenergiehaus) zurück, ferner kann sie günstiger über elektrische Wärmepumpen als aus Abwärme erzeugt werden. In Entwicklungsländern mag das anders aussehen, aber das ist dann zum einen eine vorübergehende Situation, zum anderen werden die sich aufgrund der Kostensituation (billige Energie durch billige Bio-Brennstoffe, Kameldung kostet praktisch nichts) die relativ teure Verrechnungstechnik (derzeit sind die erforderlichen Zähler sowie Schutz- und Steuergeräte für den massenhaften Anschluß von Kleinerzeugern ans Netz kommerziell überhaupt noch nicht verfügbar) nicht leisten können.

Schließlich dürfen wir auch nicht vergessen, daß Mineralöl keineswegs knapp und dessen Preis ein "politischer" ist: Es wäre unter denkbaren Bedingungen (Preisdruck auf die Förderkartelle durch Ausbau alternativer Energien) auch wieder vorstellbar, daß der Ölpreis auf 20 bis 30 Dollar zurückgehen kann (womit dann Investoren in "grüne" Energien fürchterlich auf die Nase fallen werden).

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf Kusmierz

Ralf Kusmierz schrieb:

Hallo,

und wie macht man das dann bei den Kombinationen aus Gasturbine und=20 Dampfturbine die sich durch besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnen?

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m=FCssen bestehende Dampfkraftwerke noch l=E4nger ihre Pflicht = tun. Umlaufend oder warm bereitzustehen kostet Geld f=FCr das Vorheizen und=20 wenn das Kraftwerk f=FCr die Regelung mit nur einem Teil seiner=20 Nennleistung betrieben wird kostet das auch Geld durch den dadurch=20 geringeren Wirkungsgrad und erh=F6hten Brennstoffverbrauch bezogen auf di= e=20 abgegebene Leistung.

Bye

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Uwe Hercksen

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Uwe Hercksen schrieb:

Das ist erst einmal die falsche Frage: Wie macht "man" das denn, wenn der Strompreis aufgrund günstiger Angebote aus dem Ausland plötzlich fällt und sich *irgendein* Kraftwerk nicht mehr rechnet? Dann macht "man" es eben dicht, das ist nun einmal so in der Marktwirtschaft.

Wie man das im übrigen konkret technisch machen *könnte*, ist klar: Für die fraglichen Zeiten hält man den Dampf-Teil eben "warm" oder läßt ihn mit kleiner Leistung laufen.

Und? Ist doch deren Problem, oder? Stehen die unter Naturschutz?

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

das nun verstehe ich nicht. Wenn die alternativen Energien den Preisdruck erzeugen, dann doch wohl nur bis zu dem Punkt, wo sie sich noch rechnen. Darunter können sie doch den Ölpreis kaum zwingen, oder?

Gruß Schorsch

Reply to
Georg Mildenberger

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