Mikrogasturbine als Kraft-Wärme-Kopplungsanlage

  • thermische Nutzung der Abgaswärme mit geringem abgasseitigem Druckverlust
  • Einbindung in moderne Heizungssysteme
  • Optimierung des Jahresnutzungsgrades
  • Anpassung an die Stromtarifstruktur (Reduzierung der Spitzenleistung, Vermeidung des Betriebs in Schwachlasttarifzeiten)

Warm-/ Heißwasserproduktion

Die Mikrogasturbinen eignen sich durch die kleinen Leistungseinheiten und die hervorragenden Betriebseigenschaften (nahezu konstanter Wirkungsgrad über ein breites Lastspektrum) ideal für die geregelte, dezentrale Energieversorgung. Durch den Einsatz der Mikrogasturbine in der Kraftwärmekopplung können Gesamtwirkungsgrade bis zu 86% bei Standardheizungsanlagen mit Temperaturen von 60/80°C erreicht werden. Höhere Wirkungsgrade sind durch Optimierung der Wärmetauscher auf die Anwendungsfälle möglich. So bieten wir einen Wärmetauscher mit einer thermischen Leistung von 75kW an, wobei eine Abgastemperatur von 65°C erreicht wird. Eine andere Möglichkeit ergibt sich aus Senkung der Betriebstemperaturen oder der Durchflussmengen, wenn die Wärmeträger-Temperatur abgesenkt wird. Da die Mikrogasturbine mit einem Lambda von 6-9 betrieben wird, liegt auch der Abgastaupunkt sehr niedrig, so dass theoretisch Abgastemperaturen von ca. 40°C nach dem Wärmetauscher ohne Probleme möglich sind.

Trocknung

Die mikrogasturbinenspezifische Abgascharakteristik mit konstant anfallender Wärme auf hohem Temperaturniveau (ca. 300°C) in nur einem Abgasstrom ist bei der Abgasdirektnutzung ein ausschlaggebender Vorteil gegenüber Blockheizkraftwerken auf Kolbenmotorbasis. Die Nutzung des ölfreien Mikrogasturbinen-Abgases mit Sauerstoffgehalten von 17 bis 18 Vol.-% und sehr geringen Schadstoffkonzentrationen ist unproblematisch.
Der Einsatz von Mikrogasturbinen zur Trocknung findet bereits in vielen unterschiedlichen Industrien Anwendung. Dazu zählten u.a. die Steine- und Erdenindustrie, Papier-/Pappeindustrie, Futtermittelindustrie,...

Dampferzeugung

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Dampferzeugung, die sich durch die hohe Abgastemperatur der Mikrogasturbinen mit Abgaswärmetauschern realisieren lässt.
Im Bereich der Damperzeugung mittels Mikrogasturbinen arbeiten wir mit Partnern wie Saacke oder Hagelschuer eng zusammen. Nach stehend finden Sie ein Informationsblatt von einem speziell für die Turbinen entwickelten Saacke-Brenner.
Anwendungsbeispiele in der Industrie sind u.a. zu finden bei Lebensmittelherstellern, Tiernahrungsproduzenten, in Großwäschereien, bei Brauereien und bei Chemikalienherstellern.

(Tief-)Kühlung

Der Vorteil der hohen Abgastemperatur zeigt sich auch bei der Kopplung mit einer Absorptionskälteanlage: Dazu sind Heißwassertemperaturen von 80-90°C notwendig. Der Vorteil der Ankopplung einer Absorptionskälteanlage liegt in der Erhöhung der Jahresbetriebsstundenzahl des BHKWs. So kann die Mikrogasturbine sowohl im Sommer wie auch im Winter mit hohen Nutzungsgraden betrieben werden. Eine solche Anlage eignet sich dadurch zur Grundlastversorgung von Gebäuden mit konstantem Strom-, Wärme- und Kältebedarf.

Die Mikrogasturbine bietet somit durch die simple Ankopplung einer Absorptionskältemaschine die Möglichkeit, die Gesamtenergieversorgung eines Gebäudes zu gewährleisten. Eine solche Installation erreicht Wirkungsgrade von bis zu 85% und eignet sich besonders in:

  • gewerblich genutzten Hochhäusern
  • größeren Supermärkten
  • Krankenhäusern
  • Banken
  • Veranstaltungshallen
  • Gewerbeeinheiten

Die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung basiert auf der gleichzeitigen Gewinnung von mechanischer Energie, die in der Regel direkt in Strom umgewandelt wird und in Wärme, die per Sorptionstechnik direkt zur Kälteerzeugung genutzt werden kann.

Absorptionskälteanlagen basieren auf einer von Albert Einstein im Jahr 1926 eingeführten Technik. Es wird ein Kältekreislauf genutzt, bei dem die Zustandsänderungen des Kältemittels Wasser und des Absorbers Lithium-Bromid die Temperaturparameter konventioneller Kältemaschinen erreichen.

Century Absorptionskältemaschinen
Century Absorptionskältemaschinen sind LiBr-Anlagen, die Kälte bis 6°C erzeugen können und eigen sich sehr gut für den Einsatz in Verbindung mit Mikrogasturbinen.

Ob einzeln oder in Verbindung mit einer Capstone Mikrogasturbine, die Century Absorptionskältemaschinen überzeugen mit:

  • einer enormen Lebensdauer von 30 Jahren,
  • enorme Effizienz - 2.000kW Kühlung mit weniger als 10kW elektrisch,
  • einfachen Handhabung
  • wenige und leicht zugängliche Verschleißteile - die Anlagen sind daher sehr wartungsarm
  • 100% ozonunschädlich, FCKW frei
  • geräusch- und vibrationsarm

Warmwasserbetrieben, dampfbetrieben oder gasbefeuert – die Aggregate stehen in den Leistungsbereichen von 35 kW bis 5.275 kW zur Verfügung und Sie können zwischen einem Standardprodukt oder einem individuell ausgelegten Aggregat wählen.

Mikrogasturbine für regenerative Gase

Die Capstone Mikrogasturbinen werden betrieben mit

  • Erdgas
  • Flüssiggas
  • Diesel/Heizöl

Durch ihren einfachen Aufbau eignet sich die Turbine aber auch besonders zum Einsatz mit regenerativen Gasen, wie

  • Biogas
  • Deponiegas
  • Klärgas

Bei der Verbrennung von Biogas ist der Gehalt von Schwefelwasserstoff (H2S) ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer der Motoren bzw. deren Wartungsaufwand. Das Methan des Biogases reagiert im Motor u.a. zu Wasserdampf. Dieser verbindet sich wiederum mit H2S aus dem Biogas zu Schwefelsäure (H2SO4). Die Schwefelsäure wird vom Ölfilm der Zylinderwände aufgenommen und gelangt in den Ölkreislauf. Da die Lager mit diesem Öl geschmiert werden, gelangt das H2SO4 an die Lager-Oberflächen, die durch diese chemische Belastung schneller verschleißen.

Mikrogasturbinen eigenen sich durch ihre kompakte Bauweise (mit Integration von Verdichter, Turbine, Brennkammer, Rekuperator und Generator) ausgezeichnet für den Einsatz mit Schwachgasen. Das einzige bewegte Bauteil ist der schnelllaufende Rotor, in dem Verdichter- und Turbinenlaufrad sowie Generatorläufer integriert sind. Des Weiteren ist bei der Capstone Turbine kein Schmiermittel nötig, da der Rotor luftgelagert ist. Dadurch wird die bei Verbrennungsmotoren auftretende Korrosionsproblematik durch H2S-Anteile im Biogas vermieden. Der Hersteller Capstone gibt an, dass bis zu 7 Vol-% H2S von der MicroTurbine vertragen werden. Auf diese Weise werden die Belastungen auf ein Mindestmaß reduziert und die Lebensdauer der Maschine erhöht. So erreicht eine Turbine eine Lebensdauer von ca. 80.000h gegenüber 50.000h bei Motoren. Im Einsatz mit Biogas wird sogar von einer Lebensdauer von 40.000h bei Motoren ausgegangen.