Auf die Frage, wie sich die Betriebskosten von Blockheizkraftwerken (BHKW) senken lassen, haben drei junge Unternehmer aus Erlangen eine Antwort: ein marktreifes Produkt, das für den wirtschaftlichen Betrieb und höhere Effizienz von BHKW aller Leistungsbereiche eingesetzt werden kann.
Mehr Energieeffizienz heißt nicht nur sparsamere Elektrogeräte oder bewussteres Verhalten beim Energieverbrauch. Auch im Erzeugungssektor muss verstärkt in neue Anlagen investiert werden. Energieeffizienz heißt hierbei aber, Anlagen mit hohen Nutzungsgraden zu bauen oder vorhandene Anlage zu modernisieren beziehungsweise zu optimieren. Deshalb sind sich Politiker und Energieerzeuger einig, dass in diesem Zusammenhang Anlagen nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) die Zukunft gehört.
Durch die Kopplung von Stromerzeugung bei gleichzeitiger Nutzung der Abwärme zur Wärmeversorgung können BHKW einen Nutzungsgrad von über 90 % erreichen. Hier liegt auch der Grund dafür, dass die Bundesregierung den Anteil der KWK-Energie bis 2020 auf 25 % der Gesamtstromerzeugung in Deutschland steigern möchte. Das KWK-Gesetz und die EEG-Förderung sind dabei zwei Verordnungen und Vorschriften, die den Bau und den Betrieb solcher Anlagen lukrativ machen sollen. Angesprochen werden insbesondere kommunale Versorger, die nicht nur rund 50 % des Gesamtenergiemarktes in der Bundesrepublik bestreiten, sondern für die als Betreiber von Nah- und Fernwärmeversorgungsnetzen BHKW-Anlagen im hohen Maße interessant sind. Diese Betreiber haben allerdings das Problem, dass ein wärmegeführtes Kraftwerk seinen Betrieb an der angeforderten Wärmelast orientiert. Aber auch industrielle Betreiber, die Strom und Wärme zu unterschiedlichen Zeiten in wechselnden Mengen benötigen, sind an einer optimalen Ausnutzung der KWK-Anlagen interessiert, da die Energiepreise zu einem stetig wachsenden Problem werden.
Kein Geld verschenken
Ein Nachteil aber ist, dass beim wärmegeführten Betrieb der Zeitpunkt einer optimalen Stromerzeugung vorher nicht bekannt ist. Dabei wäre es aber wichtig zu wissen, wann genau Kunden oder Betriebsteile Wärme nachfragen, oder wann die Anlage möglichst viel Strom produzieren sollte. Genau diese Fragen sind essenziell für den Vertrieb des Energieversorgers, der die anfallende Strommenge schon sehr früh – meistens einen Tag vorher – an der Strombörse in Leipzig verkaufen muss. Die dafür notwendigen Informationen stehen in vielen Fällen aber nicht zur Verfügung und deshalb kann hier nicht genau prognostiziert und kalkuliert werden. Es wird also Geld verschenkt, weil ungenaue Prognosen auf Basis von Schätzungen beachtliche Mehr- oder Mindermengen zur Folge haben, die dann für den BHKW-Betreiber teuer werden. Zusätzliche Kosten fielen an, weil die Energieversorger ihre Prognosen für BHKW bis dato aufwändig manuell erstellen mussten. Das rentierte sich aber erst für Kraftwerke mit mehreren Megawatt Leistung. Für kleinere kommunale Versorger oder Industriebetriebe lohnte sich der Aufwand daher kaum. Die Folge waren keine oder nur ungenaue Prognosen.
An diesem Punkt setzt das Geschäftsmodell der 2011 gegründeten Beeco GmbH aus Erlangen an. Diese richtet sich mit ihrem System zunächst an Stadtwerke. Denn gerade kommunale Energieanbieter haben Nachholbedarf im Bereich Monitoring und Prognose ihrer Bestands- oder Neuanlagen und dadurch schlichtweg zu hohe Kosten, meint Daniel Glaser, Geschäftsführer und Hardwareentwickler bei Beeco. Das Start-up hat er zusammen mit Studienkollegen vor einem Jahr aus der Universität Erlangen-Nürnberg heraus gegründet. „Mit unserem System haben wir die Prognose auf Basis von Algorithmen und Simulationsmodellen weitgehend automatisiert. Damit bieten wir eine Alternative, die sich auch für kleinere BHKW – ab 150 KW elektrisch – rechnet“, erläutert Glaser.
Pilotprojekt mit guten Ergebnissen
Derzeit sind die Verantwortlichen bei Beeco damit beschäftigt, das System gründlich zu erproben und in den Markt einzuführen. Das geschieht in einem KWK-Pilotprojekt mit einem kommunalen Versorger in der Oberpfalz. Bisherige Ergebnisse lassen eine Ausgleichsenergieeinsparung in der Intervallbetriebszeit (April bis November) von über 50 % erwarten. Das jährliche Einsparpotenzial bei Einsatz des KraftWare genannten Systems beziffert Glaser mit rund 50 Euro pro Kilowatt installierter BHKW-Leistung. Parallel zur Markteinführung entwickelt das junge Team mit Hochdruck weiter. „Wir wollen künftig noch mehr Bussysteme und Schnittstellen zur Anbindung von Sensoren unterstützen“, betont Glaser. Momentan ist die direkte Anbindung von analogen Sensoren mit 20-mA-Stromschleife, 10-V-Spannungssignal und Erfassung von S0-Impulsschnittstellen möglich. In Kürze soll auch ein M-Bus hinzukommen.
Das ganze Wissen steckt in einer etwa 17 cm x 17 cm x 3 cm großen Box. Die nötige Sensorik und Aktorik wird mittels Ethernet und TCP/IP angebunden. Kleine Gateway-Einheiten verbinden unterschiedliche Schnittstellen zur Erfassung der Messdaten mit dem Hauptsystem. Dort erfolgt die Berechnung des optimalen Betriebsprofils für den Folgetag und die Ermittlung der anfallenden Strommenge. Eine Webanwendung ermöglicht den Fernzugriff auf das System. So wird eine individuell angepasste und optimale Regelung der BHWK-Anlage durch das Erfassung und daran anschließender Analyse aller relevanten Betriebsparameter erreicht. Aus den errechneten Daten kann dann das jeweils optimale Betriebsprofil für die folgenden Tage erstellt werden.
Hans-Ulrich Tschätsch Fachjournalist in Essen
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