Mittwoch, 6. November 2013

BHKW, Blockheizkraftwerk, Kraftwärmekopplungsanlage, Badeteich

Wenn es um Energie geht, geht es vor allen Dingen um den Verbrauch von Rohstoffen die in entsprechende Energiestoffe umgewandelt oder verfeinert werden. Für unsere Beispiel in Benzin Diesel oder Gas, das diese „Rohstoffe“ irgendwann verbraucht sind, ist bekannt. Hier können Sie durchweg Parallelen ziehen. Zwischen einem BHKW = Verbrennungsmotor mit Dynamo... auch Kraftwärmekopplungsanlage genannt.... zum Auto (PKW) das ohne Abgasbescheinigung (AU) die unter Teil und Vollastbedingungen gemessen werden, nicht zum Straßenverkehr zugelassen wird.


Haben Sie schon mal den Versuch unternommen, Ihrem KFZ den Benzindurst abzugewöhnen? Dann ist das nur möglich wenn Sie Ihr verhalten grundsätzlich
ändern! Es gibt noch eine zweite Möglichkeit...dazu etwas später. Und parallelen können Sie durchaus zu Ihrem KFZ Energieverbrauch und einem Brennwertgerät ziehen. Dazu ein kleines Beispiel, aus eigenem Versuch. LKW 2,8 Liter HDI Citroen Jumper. Ist ein Kleintransporter mit einer Tonne Zuladung. Der Wagen verbraucht bei einer Fahrweise 20 - 140 km/h und bei 


einer Drehzahl von 1000 - 3800 up/min knapp 15 Liter Diesel Kraftstoff. Mit gleicher Zuladung und einer anderen Fahrweise 20-100 km/h und einer Drehzahl von 800 - 2200 up/min ist der Verbrauch um 50 % reduziert. Und zwar ist der Verbrauch knapp 7,5 Liter. Wobei zu erwähnen ist, das die maximale Umdrehungen pro Minute nicht über 1500 up/min gefahren wurde und ab 1500 up/min einen Gang höher geschaltet wurde.

Die Beschleunigung sofern Sie überhaupt eine Rolle spielt (Auto ist kein Flugzeug) ist bei dieser Art der Betrachtung zu vernachlässigen. Diese Betrachtung soll aber nicht darüberhinweg täuschen, das der Gesamtwirkungsgrad eines KFZ nur um etwa 25% liegt die Reibungsverluste Räder auf der Straße...Luftwiederstand auf die Karosse...Wärmeverluste über das Kühlwasser..., tragen dazu bei, ja vielleicht haben Sie das schon nachgerechnet der eine Liter Sprit 1000 ml werden nur zu 250 ml also 1/4 Liter in Fortbewegungs-Energie umgewandelt. Wobei sich das Verhältnis wie oben geschildert nicht verändert. Ob ich nun 15 Liter oder 7 Liter auf 100 km mit dem gleichem KFZ vermülme.
Die zweite Möglichkeit ist keine umgewandelte Energie zu verbrauchen.
Nachgewiesen ist laut Medienberichten, das der eigene privat genutzte PKW max. täglich 60 km gefahren wird. Im Übrigen, für die die meinen eher ein Ziel erreicht zu haben, weil Sie schneller Fahren,... und Geld Zeit ist. 
Ich meine die Betrachtungsweise geht nicht auf!
Und nun komme ich zum Brennwertgerät, einem modernen Brennwertgerät das hat klar einen Vorteile, und das ist der geringe Wasserinhalt um die Brennkammer herum, und der Energiegewinn aus dem Verbrennungsabgas der als Heizunterwert (HU) beschrieben wird, und meint über Kondensation (Erwärmung der Verbrennungsluft...und Anhebung der Rücklauftemperatur) zusätzliche Energiegewinne zu erzielen. Die Modulation ist eine aus meiner Sicht Sinnlose Erfindung, die bei genauer Betrachtung nur den alten (auch neuen) Zentralheizungen vorgaukelt, Sie (der Zentralheizungsbesitzer) spare Energie. Korrekt betrachtet stellt jeder Modulationsvorgang einen Startvorgang dar, und bei diesem werden Emissionen unnötig freigesetzt.


Den angestrebten Effekt, durch das mehr als 100 % aus der eingesetzten Energie zu erzielen. Ist tatsächlich nur möglich, wenn das Gerät ausschließlich im Kondensationsbereich gefahren wird. Das heißt je länger die Rücklauftemperatur zum Brennwertgerät unter 52°C und ich meine erheblich unter 52°C, besser unter 20°C betrieben wird um so eher ist der in Aussicht gestellte Mehrwert zu erzielen. In der Regel ist keines der verbauten Geräte diesem Optimum ausgesetzt. Vielmehr werden diese in alten Heizungsanlagen verbaut, die für die erforderliche geringe Rücklauftemperatur nicht in Frage kommen. Insofern ergibt sich keine Emmissionsentlastung.

Kommen wir wieder zurück es geht um Energie Vermeidung ...(ich hätte auch schreiben können VERBRAUCH)... und hier sind wir schon bei einem Komplexem Thema denn die Psyche ihr Oberbewustsein (Tagesbewustsein) muss sich entscheiden für Vermeidung oder Verbrauch von Energie, und zusätzlich welche Energie mehr oder Weniger verbraucht werden soll.

Ich habe lange überlegt wie ich das Thema verbildlichen kann, jetzt ist es mir eingefallen. Und zwar am Beispiel eines Schwimmbades oder eines Natursees.


Hierfür müssen wir uns nur vorstellen, das sich Wasser erwärmt wenn die Sonne scheint. In dieser Situation würden wir uns darauf einstellen, das sich das Wasser nach und nach erwärmt. Wollten wir nun eine Temperaturerhöhung innerhalb einer definierten Zeit in Tagen von 6°C auf 24°C erreichen wären wir mit der passiven und aktiven Solartechnik am Ende, es sei denn wir würden die Flächen vergrößern. Wir könnten ausweichen auf einen Öl oder Gasbetriebenen Heizkessel. Dieser hätte eine sehr große Leistung in Kilowattstunden (kW/h) und müsste mit erheblichen Regelungsaufwand betrieben werden um immer über dem Taupunktbereich zu laufen, würde dies nicht der Fall sein hätte er eine verkürzte Lebensdauer. Aber wir akzeptieren es. Dann wird der Kessel in der vorherdefinierten Zeit von 7 Tagen die Wassermenge auf 24°C aufgeheizt haben. Je nachdem welche 


Wassertemperatur akzeptiert wird würde der Kessel an einem bestimmten Punkt wieder Starten und solange zuheizen bis er seine Vorgabe erreicht hat. Nehmen wir an, das er bei 22°C anspringt und bei 26°C abschaltet. In dieser Temperaturerhaltungsphase wäre der eingesetzte Heizkessel erheblich zu groß, es gäbe aber Lösungen Kommen wir wieder zurück zum BHKW also ein Ottomotor der mit Benzin oder Gas betrieben wird. Die Betriebsweise des Verbrennungsmotors im BHKW ist grundsätzlich anders als in einem PKW! Denn in der Regel wird er so betrieben, das die optimale Umdrehungszahl (UPM) mit dem maximalen Drehmoment auf die zu erbringende Last eingestellt ist. Die Last ist in diesem Sinn eine Dynamo mit einer bestimmten Leistung. Es hat sich herausgestellt, das das Verhältnis von Dynamoleistung und Abwärmeleistung des (BHKW) Verbrennungsmotors bei etwa 1:3 liegt Das heißt etwa 5 kW/h Strom und etwa 15 kW/h Wärme. Das kann aber auch heißen 1,5 kW/h Strom zu 4,5 kW/h Wärme weniger geht kaum, mehr jedoch immer. 
Nehmen wir dieses Beispiel in einem Niedriegenergiehaus nach derzeitigen Standard, wir könnten bei -15°C ~60 m² Wohnfläche beheizen oder KFW 55  ~82 m² Wohnfläche  KfW 40 ~113  m² Wohnfläche. Wird es kälter als -15°C reicht die Wärme nicht.
Ich möchte hier nicht auf die Details eingehen, die je nach Objekt sehr unterschiedlich sind. Dazu später! Ich meine ein BHKW macht nur Sinn wenn es zu Heizzwecken betrieben wird. Es gibt natürlich Einsatzzwecke als Notstrom Aggregat, wo Ökonomie außer Acht gelassen wird. Wenn wir uns nun vorstellen, das wir im Jahr 170 Heiztage haben und diese 170 Tage immer bei – 15°C liegen würden...(was aber nicht der Fall ist)...dann könnten wir exakt den Vorliegenden Wärmeverlust eines Objektes (z.B. Wohnhaus) durch die Abwärme des BHKW decken. Wir kämen dann auf 4000 Betriebsstunden. Dazu nehmen wir unser erstes Beispiel mit ( 5 kW/h Strom und 15 kW/h Wärme) das wir in einem Wohnhaus einbauen, das nach WschVer 95 Niedrigenergiestandard eingesetzt wird. Wir könnten damit gut 200 m² Wohnfläche erwärmen. Besonders gut würde das Leistungsverhältniss erscheinen wenn wir 365 Tage – 15°C hätten. Dann würde diese Fossilenergieverbrauchsmaschine mit gut 8000 Betriebsstunden sehr gut dastehen. Aber nur wenn die Abgastemperatur im Kondensationsbereich voll genutzt wird, das heißt Abgas genn 0°C an der Schornsteinmündung.

Ok Ok...denn es gibt ja verschiedene Betrachtungsweisen. Die oben geschilderte Situation betrifft das Verbrennen von Fossilen Energien. Das bringt auch eine neuerer Heizkessel also durchweg üblich in einer Öl oder Gasheizung, die im schlechtesten Fall 95% Feuerungstechnischen Wirkungsgrad hat.
So nun aber wieder zur Kraft Wärme Kopplungsanlage (BHKW), wenn dieses Teil nicht dauernd An und Aus gehen soll (Stoppen und Starten) dann muß es an die Betriebsbedingungen angepasst werden. Das heißt, es muss sichergestellt werden, das wenn der Motor aus ist seine Betriebstemperatur erhalten bleibt, oder zumindest kurzfristig also sehr schnell zurück erhält. Dazu ist in unserem Beispiel ein Pufferspeicher nötig.


Wir hatten weiter oben schon festgestellt, das wir nicht 365 Tage -15°C haben, auch an 170 Tagen (~ 6 Monate) haben wir keine -15°C...vielleicht an 20 – 50 nicht zusammenhängenden Tagen in diesem Winterhalbjahr, das sind die Örtlichen Voraussetzungen für ein Funktionieren des mit Fossilielen Betriebsstoffen betriebenen Generators. 
Wer sich in den Wintermonaten schon mal früh morgens nicht ins Auto setzt sondern an der frischen klaren Luft Spazieren geht, wird schnell die Nase voll mit unverbrannten Abgasen haben! Obwohl in den PKW Kaltstartregler Benzinvorwährmung etc. verbaut sind. Denn der Katalysator benötigt eine gewisse Temperatur. So stimmt das ...den solange der Motor seine Betriebstemperatur nicht erreicht hat, kann trotz Technischemgespiel der Verbrennungsvorgang nicht vernünftig „Arbeiten“ denn um vernünftig zu arbeiten muß die Betriebstemperatur erreicht sein. Nicht ein bischen warm (55°C) sondern schön heiß (120°C) muß der Motor sein.
Dann kann der Katalysator seine „Arbeit gut verrichten. Problem keiner geht des Morgens hinter oder an vorbeifahrendes Autos spazieren....aber ausprobieren...(schnuppern)!
So wenn wir nun mit einem Automotor ein Dynamo antreiben und nennen es Blockheizkraftwerk oder Kraft-Wärme-Kopplungsanlage, dann nenne ich das eine gute Idee aber nicht funktionell (zumindest nicht wenn es um Emissionen und Einsparungen geht) im Ein- Zwei oder Dreifamilienhaus. Es sei den wir haben einen Badeteich dabei. Wer jetzt aber meint, man könne einen Autoverbrennungsmotor mit Dynamo, zur Strom Grundlast oder Strom Spitzenlastgewinnung einsetzen, der mag das natürlich tun. Er darf sich dann aber auch fragen lassen wo die Sinnhaftigkeit* ist.
Es gibt natürlich Anwendungsbereiche in großen Hotels Krankenhäusern, die eine Große Wärmegrundlast für die Warmwasserbereitstellung haben. Hier könnte ein BHKW Sinn machen...wenn es denn die Solarwärmetechnik nicht gäbe. 
Ah ich hab da einen Lichtblick. Um einen Verbrennungsmotor mit Dynamo zu betreiben benötige ich lediglich Werkhallen, die super schlecht Isoliert sind die aber beheizt werden müssen, weil zum Beispiel Arbeitsplatzrichtlinien einzuhalten sind, der Nebeneffekt es wird betriebsintern zusätzlich etwas Strom gewonnen... den man ins Betriebseigene Netz einspeist, und die Verbrennungsenergie (Benzin Diesel Gas) als Heiz oder Werbungskosten abschreibt. 
Und weil man gerade solche Motoren in Menge haben könnte findet man auch noch andere Einsatzgebiete zum Beispiel im Einfamilienhaus mit Badeteich. Kann sein, das es dann auch noch Situationen gibt wo kein Badeteich vorhanden ist. Da werden die Dinger dann nur angeschaltet wenn Strom benötigt wird...und niemand benötigt die Wärme..., ...aber es könnte gut eine Luft Luft Wärmepumpe verkauft werden... aber dazu mehr ein andersmal.

Warum ich gerade einen Waldsee hier anbringe? Weil der in der Lage wäre 8000 Betriebsstunden Wärmeenergie aufzunehmen.
Und die werden benötigt um die Finanzierung über den Dynamo hinzubekommen.

Apropos in einem Waldsee bilden sich Wärmeschichten...oben warm unten kalt.
* in diesem Zusammenhang bezweifele ich das ein Verbrennungsmotor an den Feuerungstechnischen Wirkungsgrad eines Heizkessels auch nur annähernd kommt. Zum anderen muß damit das BHKW überhaupt funktioniert genauso Öl oder Gas eingesetzt werden. Beide Systeme arbeiten am besten kurz vor der Dampfphase. Beide Systeme unterstützen Unterdrückung und Krieg.

 
 

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