Rücklaufanhebung mit Pufferspeicher

  • Hallo BHKW-Freunde,


    gleich zum Thema: Ich plane ein bhkw in unserer Hofkäserei einzusetzen. die wichtigste Nutzung soll die Energieversorgung eines Plattenpasteurs zum pasteurisieren der Milch sein. dafür benötige ich etwa 50kwh pro Stunde, für den gesamten Vorgang etwa 250 kwh. Die Vorlauftemperatur muß konstant mind. 80°C habe, da die pasteurisierung der Milch immer konsatant mit mind. 72°C laufen muß. Dieser Pasteur läuft 2- 3 mal die Woche. Würde ich ein BHKW auswählen, dessen thermische Leistung diesem Bedarf entspricht, würde ich zu geringe Laufzeiten bekommen. Angeplant ist ein kw-energie-BHKW von Konrad Weigel 12/27kw. Ich hätte mir nun folgende Vorgehensweise gedacht. Einen 5000l Pufferspeicher, der nach meiner Schätzung etwa 250kwh Energie speichern kann bis zum Anschlag vollladen (das BHKW benötigt dafür etwea 10 Std.) dann mit dem BHKW direkt in den Pasteur fahren und die fehlende Leistung aus dem Pufferspeicher über eine Rücklaufanhebung zuführen. lässt sich das in dieser Form, auch steuerungstechnisch realisieren? Was gilt es dabei ggf. zu beachten?


    Freu mich auf eure Beiträge


    robertknoebel

  • Hallo!


    Warum Rücklaufanhebung? Ich würde den Wärmeverbraucher, das BHKW und den Puffer einfach parallel verschalten, der Wärmeverbraucher hohlt sich die fehlende Leistung die das BHKW nicht schafft, aus dem Puffer.
    Allerdings stellt sich mir die Frage wie hoch die Rücklauftemperaturen des Wärmeverbrauchers sein werden. Sollten diese fast bei den von dir genannten min. 70°C liegen wirst du im Puffer mit 5000 Liter und einer Vorlauftemperatur von 80°C nur so ca. 58 kWh Leistung speichern können. Um die 250 kWh abspeichern zu können würdest du dann ca. 22000 Liter Puffervolumen benötigen. Ob das dann Sinn macht?


    Viele Grüße
    Joachim

  • Das ist jetzt die Frage, wie hoch ist die Temperatur die nach dem Plattenpasteurs?
    Den der Pufferspeicher kann dir ja nur die Temperaturdifferenz an Eergie liefern,
    also wenn es wirklcih 70 Grad wären, hättest du nur 10 Grad Nutzbare Energie, dementsprechend dann der geringe Energieinhalt.
    Wie sieht den der "normale" Bedarf aus?
    Kannst du deinen Spitzenbedarf des Plattenpasteurs dann halt noch über einen Spitzenlastkessel unterstützen,
    nimmst du die Energie aus dem Puffer halt nicht nur für die Produktion und wenn der Puffer+BHKW es nicht mehr schafft,
    dann muss halt der Spitzenlastkessel mithelfen, wird immer noch effizenter sein, als nur Heizung.

  • Also erstmal herzlichen Dank für die beiden Beiträge. Die Antworten werfen bei neue Fragen auf und das ist gut so.
    Erstmal zur Paralellschaltung: habe ich das richtig verstanden, daß das BHKW auf voller Leistung fährt und dann der Puffrspeicher noch Energie nachliefert? Das würde meiner Ansicht nach in der Anfangsphase funktionieren, solange der Pufferspeicher noch auf Maximaltempersatur steht´. Mit der Zeit wird aber die Temperatur im Pufferspeicher abfallen und dann kann ich die konstant benötigte Temperatur von 80°C wohl nicht mehr erreichen. Der Plattenpasteur läuft aber nur, wenn immer 80°C im Vorlauf sind. Deshalb dachte ich an die Variante Rücklaufanhebung. Mit welcher Temperatur der Rücklauf aus dem Pasteur kommt muß ich jetzt aber erstmal klären. Sollte es wirklich so sein dass die Temperaturdifferenz zu gering ist, würde sicher das Pufferspeichervolumen nicht ausreichen.
    Als Spitzenlastkessel habe ich noch einen alten Stückholzkessel, den ich aber nur ungern bei jeder Produktion anheizen möchte. Einen Gaskessel für Spitzenlasten hätte ich mir erstmal gerne gespart, mit Installation sind das nochmal 8-10.000€ zusätzlich.
    Klar ist mir jetzt geworden, dass es mit dem pufferspeicher nur funktioniert, wenn der pasteur soviel Energie wegsaugt, das die Rücklauftemperatur deutlich unter der Vorlauftemperatur liegt. Wovon ich im Moment ausgehe, was aber noch zu prüfen ist.

  • Hallo Robert,


    wie wird denn der Pasteuer aktuell "befeuert"?? Kannst Du uns mal nen link zum Hersteller setzen??


    Ich zweifel erstmal an das der Pasteuer die vollen 50KW über mehrere Stunden benötigt!


    Es wäre im übrigen völliger Blödsinn ein BHKW nur auf diese paar Stunden pro Woche auszulegen, besser wäre es den Gesamtbedarf des Gebäudes heranzuziehen und das BHKW darauf auszulegen. Ich könnte mir auch eine "Sonderlösung" vorstellen zb. BHKW mit 2 Stufen welches im Normalbetrieb fürs Gebäude schuftet und für den Pasteuer in Stufe 2 schaltet. Der Pasteuer könnte dann möglicher weise elektrisch nachgeheitzt werden -also wie ein elektrischer Durchlauferhitzer. Oder eine zuschaltbare Auskopplung des Abgas WT per Wärmeträgeröl wäre ebenfalls denkbar.


    Aber wie geschrieben ein BHKW sollte aufs Gebäude ausgelegt sein und nicht auf den nur kurzzeitig laufenden Prozess.


    mfg

  • Hallo alicante,
    also etwas ausführlicher:
    der plattenpasteur läuft im moment elektrisch: 26 kw/h damit werden 1000l milch pro stunde auf 73°C erhitzt, 40 sec gehalten und dann auf ca. 19°C gekühlt (wärmerückgewinnung im gegenstrom) danach noch über den zentralheizungskreislauf auf 28°C nachgewärmt.
    dafür benötigt er augenblicklich 27kwh elektrisch und 12 kwh thermisch je stunde. macht bei 5000l milch ca. 40 kwh x 5 std laufzeit 200 kwh. funktioniert meine vorstellung, daß ich einen 5000l speicher 10 h vorheize und das bhkw dann noch 5 h im pasteurbetrieb läuft, wären das schon mal ca. 2250 betriebsstunden im jahr. dazu kommt brauchwasserbedarf von ca. 500l pro tag mit 60°C und dann noch heizenergie fürs gebäude, ca. 400 m2. darüber hinaus laufen noch 2 tiefkühlzellen und drei kühlräume. Energiebedarf kann ich dafür nicht benennen.wir kaufen zur zeit bei unserem enegieversorger ca. 95.000 kwh strom pro jahr. die gebäudeheizung lief bisher komplett über einen stückholzkessel , nennleistung 45 kw.
    zum einen wird holz ständig teuerer und zum anderen ist diese heizmethode wenig komfortabel. darüber hinaus hat der heizkessel 25 jahre auf dem buckel und wird in absehbarer zeit aussteigen.
    das bhkw soll aktuell mit flüssiggas laufen, in stufe 2 baue ich noch eine kleine biogasanlage. die wird gespeist mit sauermolke, die beim käsen anfällt. nach berechnungen des labor werden wir etwa 50 m3 biogas mit einem methangehalt von 63% ernten können.
    wenn ich richtig gerechnet habe, können wir damit unseren kompletten energiebedarf decken. wir wären dann völlig autark.
    bei diesem hintergrund, meine ich, daß das bhkw nicht wirklich überdimensioniert ist. darüber hinaus, muß mir einer auch noch erklären, warum ein bhkw mind. 4000 h pro a laufen muß, um wirtschaftlich zu sein. läuft es weniger hält es auch länger.
    das vielleicht noch kurz:brauchen wir während des pasteurisierungsvorgang kurzzeitig mehr energie, könnten wir den erzeugten strom auch über heizstäbe in therm. enegie umwandeln. würd ich aber eigentlich nur im *notfall* machen, da zum heizen der strom eigentlich zu schade ist.
    aktuell interessiert mich besonders, ob die rücklauftemperaturanhebung ein gängiges verfahren ist und ob das die steuerungstechnik (z.b. kw-energie bhkw) kann. vielleicht noch ergänzend: das bhkw von kw-energietechnik moduliert von 7-12 kw.
    schöne grüße aus oberfranken
    robert

  • ok,


    nun wird der kern des Pudels langsam erkennbar.


    noch ein paar Frage:


    - wieviel Holz geht im Jahr durch den Schornstein?
    - wohnt Ihr (oder andere) in dem Gebäude, wenn ja mal nach Gewerbe/Wohnungen aufdröseln
    - gibt es noch andere elektrische "Großverbraucher" ?
    - habt Ihr ne Lastgangmessung oder zahlt Ihr Strom nach Normaltarif ?
    - warum Flüssiggas - etwa kein Anschluß vorhanden?
    - soll der Pasteuer weiterhin elektrisch befeuert werden oder ist der Umrüsbar??


    Grundsätzlich gebe ich Dir recht das es nicht schön ist Strom zu verheizen ABER wenn Du bedenkst das Du für Strom aus BHKW nur rund 10Cent Vergütung bekommst ist es manchmal wirtschaftlicher.


    Ob Du Dein eigenes Biogas verwenden kannst muß Dir der BHKW/Motorenhersteller sagen - dann gäbe es noch den Weg auf EEG einzuspeisen, das ist lukrativer.


    Ich persönlich rate Dir einen Planer zu befragen der Sich mit sowas auskennt, das BHKW ist denke ich nur eine Facette. Wir können Dir nur Tips geben!


    mfg

  • Beim Kurzzeiterhitzen( Pasteurisieren) der Milch wird die Energie bei 80 bis 85 Grad C gebraucht.Ein Speicher auf 85 Grad aufgeheizt,kann da also garnichts tun, mag er noch so groß sein.Was ist denn mit der Rücklaufanhebung gemeint? In einem gutbemessenen Gegenstromwärmer für Kurzzeiterhitzung auf 72Grad kann der Rücklauf kaum mehr als auf 65 Grad abgekühlt werden, und das ist für den Eingang in das BHKW schon zuviel.


    Die Molke haben wir früher eingedampft,unter Vakuum, allerdings war das Labmolke, keine saure. Dafür eine eigene anairobe Biogasanlage zu betreiben,halte ich für zu aufwendig, auch wenn die Ausbeute bei ca 5 % Milchzucker in der Molke verlockend ist. Besser bei der nächsten Gasanlage entsorgen.


    Die BHKW-Freunde vorher sind wohl alle ziemlich skeptisch, ich gehe mit Alikante konform, nur die Gebäudeheizung ist einer Überlegung wert.

  • Beim Kurzzeiterhitzen( Pasteurisieren) der Milch wird die Energie bei 80 bis 85 Grad C gebraucht.Ein Speicher auf 85 Grad aufgeheizt,kann da also garnichts tun, mag er noch so groß sein.Was ist denn mit der Rücklaufanhebung gemeint? In einem gutbemessenen Gegenstromwärmer für Kurzzeiterhitzung auf 72Grad kann der Rücklauf kaum mehr als auf 65 Grad abgekühlt werden, und das ist für den Eingang in das BHKW schon zuviel.


    Ich sehe das ebenso, dass beim Pasteurisieren nur ein geringer VL-RL-Unterschied auftritt. Das erhitzte Gut gibt seine Wärme an das kalte ab und daher muss nur auf einem relativ hohem Niveau nachgeheizt werden. Bei der Auswahl eines BHKWs ist daher darauf zu achten, dass die Maschine hohe Vorlauftemperaturen liefert und auch mit hohen Rücklauftemperaturen klarkommt. Beim Betrieb von Absorptionkältemaschinen steht man vor der gleichen Herausforderung, die aber lösbar ist.


    Das zeigt auch das Beispiel in der Anlage aus dem Brauereiwesen (Quelle: Jens Jäger). Der "bestehende Dampftauscher" wäre in Deinem Fall die elektrisch betriebene Heizung des Pastors. Gravierender sind die geringen Laufzeiten allein auf Basis des Milchprozesses - schöner wäre es, wenn man das Ganze kontinuierlicher betreiben könnte, also statt 5000 l Ziegenmilch zweimal die Woche zu 50 kW und 5 h, lieber 2000 l fünfmal die Woche bei 5 h und 20 kW. Aber wahrscheinlich willst Du an dem Pasteurisierer und den Käsereiprozessen nur wenig ändern, oder?


    Es empfehlen sich die folgenden Schritte:
    1. Genaue Erfassung der Energiedaten
    Lastgänge von Stromversorger, Messung bzw. Schätzung des Wärmebedarfs
    2. Erhöhung des NT-Anteils
    Elektroheizung zählt als Hochtemperatur, da Exergie = 1
    3. Nutzung der Abwärme
    Sollte in dem Pasteurisierungsprozess schon implementiert sein
    4. Vergleichmässigung des Verbrauchs
    Siehe oben. Gilt aber auch für den elektrischen Verbrauch


    Zur Speicherproblematik bei nur wenig Temperaturhub wäre vor dem Pasteurisierer m.E. ein Latentwärmespeicher gut geeignet, das ist allerdings noch alles recht experimentell und IMHO noch nicht fix und fertig mit Garantie zu kaufen. Pumpfähige Phase Change Slurries hätten den Vorteil, bei einer einstellbaren Schmelztemperatur des mikroverkapselten Paraffins bei geringem Temperaturunterschied hohe Energiemengen zu speichern und zu übertragen. Für Feldexperimente sind ggf. das Fraunhofer UMSICHT und/oder ISE zu haben.


    Im Endeffekt wird es wohl darauf hinauslaufen, dass man mit dem BHKW ein wenig den Pasteurisierungsprozess unterstützen kann, aber die wesentlichen Auslegungsgrössen der Warmwasserbedarf und der Raumheizbedarf sein werden.


    Gruss,
    Gunnar

  • macht bei 5000l milch

    Zitat

    Einen 5000l Pufferspeicher,

    für Kurzzeiterhitzung auf 72Grad kann der Rücklauf kaum mehr als auf 65 Grad abgekühlt werden

    Wenn ich diese Zahlen über eine Wärmebilanz vergleiche, erscheint mir der Ansatz nicht ganz unlogisch. Allerdings erscheint mir auch einiges an den Aussagen / Zahlen nicht ganz stimmig.


    Wenn der Puffer auf ca. 95° aufgeheizt ist, dann sollte die Energie von 5.000 l Wasser bei einer Abkühlung um 15° ausreichen, um 5.000 l Milch von 65° auf 75° zu erwärmen. Das wäre ein Wärmetransfer von ca. 45 kWh, käme also schon in die Gegend.


    Es gibt übrigens auch Wärmespeicher mit Salzmischungen, die bei ca. 150°C kristalisieren (über Auspuff WT aufheizen) und da ne Menge Wärme abgeben. Da sollte ein Puffer mit 200 - 300 kg gut ausreichen. Vielleicht wäre das eine Lösung ?


    bluwi

    Lesen gefährdet die Dummheit! Denken gefährdet Vorurteile!
    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.

  • Moin

    Wenn der Puffer auf ca. 95° aufgeheizt ist, dann sollte die Energie von 5.000 l Wasser bei einer Abkühlung um 15° ausreichen

    Ist nur schwierig das mit konventionellen BHKW hinzubekommen, die haben nur bis 80°C (max85°C) Vorlauf -> also Sonderlösung oder elt. Zuheizen.

    Zitat

    Es gibt übrigens auch Wärmespeicher mit Salzmischungen, die bei ca. 150°C kristalisieren (über Auspuff WT aufheizen) und da ne Menge Wärme abgeben.

    Das ist ja ne Art Latentspeicher - wie Gunnar schon schrieb auch erst im Beta-Stadium und nicht von der Stange zu haben.


    mfg

  • Ist nur schwierig das mit konventionellen BHKW hinzubekommen, die haben nur bis 80°C (max85°C) Vorlauf -> also Sonderlösung

    Ja, ein bisschen Umbau müsste evtl. sein, wobei ich meine gelesen zu haben, dass es Maschinen gibt, die (wegen Fernwärme) das Kühlsystem auf 120°C laufen haben.

    Das ist ja ne Art Latentspeicher - wie Gunnar schon schrieb auch erst im Beta-Stadium und nicht von der Stange zu haben.

    Leider finde ich nicht mehr wo ich's gelesen habe, aber irgend ein Engländer bietet eine Gastherme mit sowas an. Der Sinn war (laut Erklärung) die hohe Energiedichte, sprich kleiner Speicher, weil die die Therme nicht im Keller sondern gerne in der Küche haben (angeblich). Wenn ich micht recht erinnere, dann haben die meistens keinen Keller.

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  • Ein dampfbeheizter oder auch elektrisch indirekt beheizter (Platten)Wärmer kann nicht plötzlich anders beheizt werden.
    Alles ist auf eine bestimmte Art Beheizung (Material,Temperatur, Viskosität,Menge) ausgelegt. Bei Milch ist zur Beheizung fast immer niedrig gespannter Sattdampf geboten.
    Die Käserei ist nun mal ein typischer Chargenbetrieb, nur in ganz großen Käsereien hat man es geschafft, vom Anfang an konti-
    nuierlich zu verfahren, wie z.B. in Dringenburg Oldenburg. Auch durch Erhöhung der Chargenzahl bei gleich hoher Verarbeitung erreicht man eher eine Verschlechterung des Prozeßablaufs,(einen höheren Arbeitseinsatz), sicherlich keinen kontinuierlicheren.

  • Wenn der Puffer auf ca. 95° aufgeheizt ist, dann sollte die Energie von 5.000 l Wasser bei einer Abkühlung um 15° ausreichen, um 5.000 l Milch von 65° auf 75° zu erwärmen. Das wäre ein Wärmetransfer von ca. 45 kWh, käme also schon in die Gegend.


    Andere Frage was spricht dagegen an den Auspuff keinen Wassertauscher zu bauen sondern
    einer Thermöltauscher und eine Geeignete Speicher und Arbeitstemperatur zu suchen?


    http://www.gaileweb.de/produkte.html


    oder eine andere Anregung aus der Flüßig Lebensmittelherstellung


    http://fzarchiv.sachon.de/Fach…sgedient.pdf?kein=rewrite