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Gasmotorenkraftwerke sind ideale Fernwärme-Lösung

Studie der Universität Duisburg-Essen und MAN Diesel & Turbo vergleicht Motoren & Turbinen im KWK-Einsatz

Gasmotoren-Kraftwerke bieten bei der Erzeugung von Fernwärme via Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Vorteile gegenüber klassischen Gas-Kombi-Kraftwerken. Zu diesem Ergebnis kommt eine vergleichende Studie der Universität Duisburg-Essen in Zusammenarbeit mit MAN Diesel & Turbo. Sowohl hinsichtlich der Energieeffizienz als auch der Wirtschaftlichkeit des Systems zeigten sich Motoren-Verbundkraftwerke im Betrieb überlegen.

Verglichen wurden die Leistungsdaten eines herkömmlichen Gas-Kombi-Kraftwerks mit zwei unterschiedichen Konfigurationen eines Motoren-kraftwerks. Bei dieser Technologie werden mehrere Gasmotoren im Verbund arrangiert und können nach Bedarf einzeln zu oder abgeschaltet werden.

Hauptanwendungsbereich für KWK-Anlagen im mehrstelligen Megawatt-Bereich ist neben der industriellen KWK die Bereitstellung von Fernwärme. „Industrielle KWK-Anwendungen sind in ihren Anforderungen an die Wärmebereitstellung in der Regel sehr spezifisch“, erläutert Tobias Vogel, der die Studie als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik der Universität Duisburg-Essen begleitet hat. „Wir haben uns daher auf die Fernwärme-Anwendung konzentriert und als konkreten Anwendungsfall das Fernwärmenetz einer kleineren Großstadt ausgewählt, die als typisches Beispiel für Fernwärmerzeugung in Deutschland gelten kann.“

Verglichen wurden eine Vielzahl von Parametern wie Wärmeertrag, Stromproduktion, Brennstoffbedarf, Brennstoffausnutzung und wirtschaftlicher Ertrag der Anlagen. Das Ergebnis fiel eindeutig aus:

„Zwar haben alle drei Systeme den erforderlichen Wärmebedarf bereitgestellt und auch die gesetzliche Anforderung einer Gesamteffizienz von über 80 Prozent erfüllt“, so Vogel. „Aber abschließend ist festzuhalten, dass die Motor-Verbundsyseme im Vergleich zu Gas-Kombianlagen in den Bereichen Energieffizienz und Wirtschaftlichkeit vorteilhaft und opportun waren. Das ökonomische Optimum erreicht man dabei mit einem Mix aus Motoren in einfacher KWK-Anwendung und solchen mit nachgeschaltetem Wasser- oder Dampfkreislauf.“

„Das Konzept der Motoren-Verbundkraftwerke ist in Deutschland noch nicht sehr weit verbreitet“, erläutert Dr. Thomas Polklas, Entwicklungsingenieur bei MAN Diesel & Turbo. „Gerade vor dem Hintergrund einer stetig steigenden Einspeisung von erneuerbaren Energien bietet die Technologie aber noch weitere Vorteile. Neben der Sicherstellung der Versorgung des eigenen Stadtwerke-Netzes, können Motoren-Verbundkraftwerke aufgrund ihrer Flexibilität und des modularen Aufbaus zur Netzstützung im Residuallastbereich eingesetzt werden. Hier können zusätzliche Erlöse erzielt werden.“

Als einer von wenigen Herstellern am Markt stellt MAN Diesel & Turbo sowohl Gas- und Dieselmotoren als auch Gas- und Dampfturbinen her. „Wir verfügen über das umfassendste KWK-Erzeugungsportfolio am Markt und können unsere Kunden daher völlig unvoreingenommen beraten“, sagt Wayne Jones, Vertriebsvorstand bei MAN Diesel & Turbo. „Im Fokus steht ausschließich die Frage, welche Technologie am besten geeignet ist, um die Anforderungen und Erwartungen des Kunden zu erfüllen.“

Die vollständige Studie steht in deutscher und englischer Sprache zum Download bereit: