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ORC-Anlage investiert

Die Stadtwerke Groß-Gerau Versorgungs-GmbH (GGV) investiert in eine energieeffi-ziente ORC-Anlage von Dürr Cyplan und steigert damit zusätzlich die Stromkennzahl ihres Blockheizkraftwerks (BHKW). Seit En-de 2007 setzt die Biogasanlage des Stadt-werks Biomasse in Biogas um, das zur Be-feuerung zweier BHKWs dient. Die im November 2012 eingebundene ORC-Anla-ge steigert eigenen Angaben zufolge die Effizienz bei der Stromproduktion und ver-bessert das Wärmenutzungskonzept.

Die zwei BHKWs erzeugten bisher pro Jahr 8,3 Millionen kWh Strom und versorgten damit rund 7.100 Personen. Die bei dem Prozess entstehende Wärme wird für die Beheizung eigener und benachbarter Fir-mengebäude genutzt. Auch der Fermenter und der Nachgärer werden damit beheizt. Im Fermenter werden die Temperaturen konstant auf 40 °C gehalten, um den für die Gär- und Ausgasprozesse verantwortli-chen 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 elektri-sche Energie und Wärme umgewandelt und genutzt wird“, so GGV-Geschäftsfüh-rer Paul Weber.

Damit erfolgt in Groß-Gerau eine signifi-kante Effizienzsteigerung bei der Stromer-zeugung ohne dass dabei das bestehende Wärmenutzungskonzept eingeschränkt wird. (Abb. 1)

Die ORC-Anlage ist einfach und robust auf-gebaut und konnte eigenen Angaben zu-folge leicht in die Gesamtanlage integriert werden. Da auf einen aufwendigen Zwi-schenkreis und eine separate Turbinen-schmierung mit Schmieröl verzichtet wur-de, 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)

WirtschaftlichkeitFür die Stadtwerke Groß-Gerau rechnet sich die Investition: Durch die Integration der ORC-Anlage konnte auf den dem BHKW nachgeschalteten Abgaswärmetauscher ver-zichtet 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 Abgaswärme-tauscher in das Wärmenetz eingespeist und steht uneingeschränkt für die Kräuter-trocknung sowie zur Heizung von Verwal-tungsgebäude, Fermenter- und Nachgärer zur Verfügung.

Die Amortisationszeit einer solchen ORC-Investition liegt bei einer Einspeisevergü-tung von 20,3 ct/kWh und 7.500 Voll-nutzungsstunden bei 5 Jahren. Bei einer Abschreibungsdauer von 10 Jahren ent-spricht 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 Wärmeaus-

ORC-TechnologieDie Einbindung der ORC-Anlage des Anla-genbauspezialisten Dürr verbessert eigenen Angaben zufolge die ganzheitliche Energie-nutzung noch weiter. ORC steht für Orga-nic Rankine Cycle – ein Verfahren, das mit-hilfe eines Verdampfungsprozesses Strom aus Abwärme erzeugt. In Groß-Gerau wird dafür die Hochtemperatur-Rauchgasabwär-me einer BHKW-Einheit mit einer elektri-schen Leistung von 800 kWel genutzt. „Durch dieses bewährte Prinzip, werden im Mittel 60 kWel zusätzlich erzeugt“, erklärt Projekt-leiter 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 Ver-fügung gestellt werden“.

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

Abb. 1: ORC-Anlage in Groß-Gerau

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Weitere Anwendungen„Über den Einsatz in KWK-Konzepten hin-aus eignen sich ORC-Anlagen von Dürr für ein breites Anwendungsspektrum. Grund-sätzlich lässt sich die energieeffiziente Tech-nologie von Dürr mit den unterschiedlichsten Verbrennungsmotoren und Abwärmequel-len koppeln. Abwärme stellt in Deutsch-land eines der größten ungenutzten Ener-giepotenziale dar“, erklärt Frank Eckert, Geschäftsführer von Dürr Cyplan. „Vor allem Abwärme aus der Industrie, Feuerungssys-teme oder die Nutzung geothermischer

kopplung (…) im Falle der Nutzung eines Aggregats zur Umwandlung der ausgekop-pelten Wärme in Strom mittels eines zu-sätzlichen Generators für die Ermittlung der Stromkennzahl als Einheit zu betrach-ten.“ Demnach verbessert sich die Strom-kennzahl des Gesamtsystems aus BHKW und ORC nach folgender Formel:

Abb. 3a: Formel für die Stromkennzahl

Die KWK-Vergütung ergibt sich aus der Summe der extern genutzten Wärme mul-tipliziert mit der Stromkennzahl multipli-ziert mit dem KWK-Bonus. Das bedeutet, dass die Vergütung automatisch mit der Erhöhung der Stromkennzahl durch die ORC-Anlage steigt.

Bei gleichbleibender Wärmenutzung erhö-hen sich im Falle eines nachgerüsteten BHKW die KWK-Einnahmen um 17,6 %. Bei einer Wärmenutzung mit einer Trock-nungseinrichtung wie zum Beispiel einer Holz-, Gärrest- oder Kräutertrocknung von 1,5 Mio. kWh/a ergeben sich KWK-Mehr-einnahmen von etwa 7.100 € jährlich.

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Dürr Cyplan Ltd. 74321 Bietigheim-Bissingen Fon: +49 (0) 7142 78-2914 www.durr-cyplan.com

Wärmequellen stellen attraktive Anwen-dungsmöglichkeiten für die ORC-Techno-logie dar, mit deren Hilfe sowohl Energie- effizienzpotentiale als auch attraktive Kapi-talrenditen erschlossen werden können.“

Bilder: Dürr Cyplan Ltd.

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