Eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (kurz KWK-Anlage) wird zur effizienten Wärmeerzeugung eingesetzt und ist häufig direkt dort zu finden, wo Wärme benötigt wird, beispielsweise in Krankenhäusern oder Industriebetrieben. Der elektrische Strom, welcher als Nebenprodukt bei der Wärmeproduktion entsteht, wird in der Regel unabhängig von den Strompreisen auf dem Spotmarkt ins Netz eingespeist. Bei dieser Art des Betriebs von KWK-Anlagen bleibt jedoch viel Potential der KWK-Anlagen ungenutzt: Hier setzt unsere neue KWK-Betriebsoptimierung in Kooperation mit der Erdgas Südwest, an. Was die Vorteile hiervon sind, welche Voraussetzungen erfüllt werden müssen und inwiefern der gesamtkostenoptimierende Betrieb der Wärmeführung von KWK-Anlagen überlegen ist, erklären wir Ihnen hier.
Was sind Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen?
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist ein Verfahren, bei dem in einer Anlage (z.B. einem (Block-) Heizkraftwerk oder einer Brennstoffzelle) gleichzeitig thermische und elektrische Energie gewonnen wird. Das Verbrennen eines Brennstoffes (fossil oder regenerativ) erzeugt zunächst Strom. Die dabei entstehende Abwärme wird hier allerdings nicht an die Umwelt abgegeben, sondern als Nah- und Fernwärme zur Beheizung genutzt. In einer Anlage wird also simultan Strom und Wärme produziert und die Verwertung des Brennstoffs dient mehreren Zwecken – die Energie wird doppelt genutzt. Somit tragen KWK-Anlagen zur Nachhaltigkeit bei.
Was ist die gesamtkostenoptimierende Betriebsweise von KWK-Anlagen?
KWK-Anlagen sind in der Regel auf die Wärmenachfrage eines Objektes, wie beispielsweise eines Krankenhauses, ausgelegt und werden wärmegeführt betrieben. Im Gegensatz zur rein wärmegeführten Fahrweise berücksichtigt die gesamtwirtschaftlich optimierte Fahrweise jegliche Kosten und Erlöse, die in Verbindung mit dem Betrieb der KWK-Anlage stehen. Das bedeutet, die Wärme- und Stromerzeugung wird in die Zeiten hoher Strom-Spotmarktpreise verschoben. Zusätzlich kann es zu gewissen Zeitpunkten auch wirtschaftlich sein, die Wärme über den Spitzenlastkessel bereitzustellen. Auch das wird bei der KWK-Betriebsoptimierung berücksichtigt, genauso wie eine Reduktion der Anzahl an Anlagenstarts und ggf. eine Erhöhung der Eigenstromnutzung.
Wie funktioniert die KWK-Betriebsoptimierung?
Wir stellen dem Anlagenbetreiber eine individuell vorkonfigurierte Steuerbox zur Verfügung, die durch den Anlagenbetreiber mit der vorhandenen Anlagensteuerung verbunden wird. Diese empfängt sowohl Stamm- und Messdaten von der KWK-Anlage als auch Strompreise und Wetterdaten vom Virtuellen Kraftwerk. All diese Daten werden mithilfe des Prognosekerns in der KWK-Betriebsoptimierungsbox verarbeitet und der Optimierungskern erstellt den gesamtwirtschaftlich optimierten Fahrplan, welcher der KWK-Anlagensteuerung täglich bereitgestellt wird. Zusätzlich empfangen wir die Einspeiseprognose von der KWK-Betriebsoptimierungsbox und kümmern uns um den Verkauf des eingespeisten elektrischen Stroms. Das letzte Wort hat aber natürlich immer der Anlagenbetreiber. Sofern ein anderer Bedarf besteht, als der empfohlene Fahrplan es vorsieht, kann die lokale Steuerung jederzeit übernehmen.
Welche Voraussetzungen müssen für die Optimierung Ihrer KWK-Anlage erfüllt sein?
Eine installierte Leistung von lediglich 100 kWel reicht bereits aus, um die Anlage gesamtwirtschaftlich zu optimieren. Das größte Potenzial steckt jedoch in Anlagen mit einer elektrisch installierten Leistung von mindestens 350 kW in Kombination mit einem Wärmespeicher, um eine gewisse Flexibilität bei der Wärmebereitstellung zu ermöglichen. Zusätzlich ist für die KWK-Betriebsoptimierung ein Bereich von 2.500-5.500 Vollbenutzungsstunden pro Jahr vorteilhaft und eine Eigenstromnutzung kann die Wirtschaftlichkeit weiter erhöhen. Sofern nicht alle Voraussetzungen erfüllt sein sollten, sinkt das Optimierungspotential. Dies kann jedoch durch Leistungserweiterung oder einen Speicherzubau vergrößert werden.
Was sind die Vorteile der Betriebsoptimierung Ihrer KWK-Anlage?
Durch die KWK-Betriebsoptimierung können in den meisten Fällen signifikante Mehrerlöse gegenüber der klassischen Wärmeführung in Kombination mit der Einspeisevergütung für Strom oder der Strom Direktvermarktung erzielen werden. Durch monatliche Berichte wird eine vollständige Kosten- und Erlöstransparenz gewährleistet. Außerdem wird die KWK-Anlage durch die Betriebsoptimierung fit für die Zukunft gemacht, denn durch die gesamtwirtschaftlich optimierte Fahrweise kann sich ein Weiterbetrieb nach der EEG- oder KWKG-Förderdauer weiterhin lohnen. Zusätzlich unterstützt die KWK-Betriebsoptimierung die Energiewende und fördert die Netzstabilität, denn hohe Strompreise deuten auf eine große Nachfrage. Indem der KWK-Betrieb auf Zeiten hoher Strompreise verschoben wird, erzeugt Ihre Anlagen genau dann Strom, wenn er gebraucht wird.
Warum ist der gesamtkostenoptimierende Betrieb der Wärmeführung überlegen?
Die KWK-Betriebsoptimierung stellt die Deckung des Wärmebedarfs sicher, genauso wie die Wärmefehrührung – und das zusätzlich zu gesamtwirtschaftlich optimierten Bedingungen. Außerdem wird die Zukunftsfähigkeit der Anlage erhöht und das Energiesystem unterstützt, bei einem geringeren operativen Aufwand für den Anlagenbetreiber.
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