Beiträge von gunnar.kaestle

    Im Bundesverband Solare Mobilität (BSM) läuft ein ähnliches Projekt PiVoZwo, (Plugged-in Vehicle, optimiert - zweiter Teil) das sich mit disponiblen Lasten beschäftigt. Wir hier wären auf der Seite der disponiblen Erzeuger. Ich halte es nicht für verkehrt und technisch relativ einfach umsetzbar, Frequenz- und Spannungsmessungen in die Anlagensteuerung zu integrieren.


    Siehe auch: Dezentrale Netzstützung mit Blockheizkraftwerken


    Die Frage ist für mich eher, wie man das Anreizsystem gestaltet, also das Geschäftmodell.

    - Reicht es aus, wenn jemand einen "microgrid ready" Aufkleber auf seinem Gerät für sexy hält und es deswegen kauft?

    - Wäre eine Art SDL-Bonus sinnvoll in einem Förderprogramm für Mini-KWK-Anlagen?

    - Brauchen wir eine Einspeisevergütung vor Systemdienstleistungen, die gesetzlich geregelt werden sollte?

    - Ist die frequenz- und spannungsabhängige Einspeisung ein SDL-Produkt, für dass sich Netzbetreiber im Sinne ihrer Effizienzvorgaben durch die BNetzA interessieren sollten, um die eigenen Kosten zu minieren und das Netz besser auszulasten?


    Ich würde mich freuen, hier eine konstruktive Diskussion mit Brainstorming-Anfang zu starten.


    Gruß,

    Gunnar

    Das Problem ist doch, dass es keinen Versorger gibt, der kleine BHKW und Brennstoffzellen mit EEG-zertifiziertem Biomethan beliefert. Die normalen „Biogas“ oder „Ökogastarife“ sind nämlich kein zertifiziertes EEG-Biomethan...

    Das ist IMHO der Knackpunkt. Wie bekommt man die Biomethan-Versorger dazu auch für Kleinabnehmer mit rund 20 MWh pro Jahr die Erbsenzählerrei mit der Nachverfolgung von EEG-Biomethan anzufangen?

    Hallo FMTS,


    also ist es primär einer Ölfrage (ggf. Zündkerze - wenn die Kiste mit reduzierter Drehzahl läuft, wird die Zündkerze doch auch weniger schnell verschleißen, da sie dann mit geringer Freqenz blitzen muss - oder?), und weniger der diffuse Verschleiß der Metallteile bis hin zum Maschinenbruch?


    Wenn das so ist, könnte man den Mod-Dachs richtig gut empfehlen - oder irre ich mich hier? Das war ja immer die Kritik am Teillastbetrieb bei anderen Fabrikaten, dass die Wartungskosten in Summe gleich blieben und somit die spezifischen Wartungskosten rauf gingen. Bei den Minis und Nanos sind die Wartungskosten bekanntermaßen nicht zu vernachlässigen, sondern liegen in der selben Größenordnung wie die Brennstoffkosten.


    Gruß,

    Gunnar

    Optionen:

    1. Erdwärme

    2. Luftwärme

    Nur zur Klarstellung: Das sind beides Wärmepumpen, mit jeweils unterschiedlichem temperiertem Wärmereservoir für das Ti (i = inferior, also niedrige Temperatur). Eine Wärmepumpe ist eine stromverbrauchende Heizung, genauso wie eine Nachtspeicherheizung oder ein Elektrodirektheizer (ohne Speicher).


    Es gilt der Energieerhaltungssatz, d.h. die "energetische Effizienz" = Energien, die aus dem Prozess rauskommen / Energien die in den Prozess reinfließen ist immer 100%. "Energieverbrauch" gibt es nicht, "Energieerzeugung" (ohne qualifizierendes Adjektiv) gibt es nicht. Was mit dem umgangsprachlichen Wort "Energieverbrauch" oder "Energieverschwendung" gemeint ist, ist in Wirklichkeit der Exergieverbrauch. Das hat sehr schön Martin Buchholz in seinem Science Slam (10 min) dargestellt: Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann?


    Energie teilt sich in Exergie ( = Anteil der Energie, der Arbeit leisten kann und daher wertvoll ist) und Anergie (= Anteil der Energie, der nicht weiter genutzt werden kann und daher wertlos ist). Eine Wärmpumpe sammelt Anergie (= Wärme auf Umgebungstemperatur) ein, und mixt diese mit Exergie aus der Steckdose, um damit Wärme mit einem etwas höherem Exergieanteil (Temperaturerhöhung) zu erzeugen.


    Wenn man eine Luft-Wärmepumpe mit einem COP von 3 annnimmt, die bei Aussentemperturen von 0°C einen Altbau mit VL/RL 60/40 (Durchschnitt 50°C) versorgt, dann hat die Wärme einen exergetischen Arbeitswert von 0,15 (= Carnot-Faktor). Pro Einheit elektrischer Energie werden also 3 Einheiten Wärme mit 0,15 Exergieanteil erzeugt. In Summe hat man also eine Energiewandlung mit einer exergetischen Effizienz von 3*0,15 (Output) / 1 (Input) = 45%.


    Die Brennstoffzelle von Solidpower mit rund ηel = 55% und thermisch ηth = 30% kommt auf eine exergetische Effizienz von ca. 60% (der Dachs auf ca 40% - beide bezogen auf Hi weil das Großkraftwerke auch so machen). Sowohl das Mini-BHKW als auch die Wärmepumpe sind Energiewandelmaschinen, die Exergie vernichten. Je weniger Exergie verloren geht, desto besser. Das gilt sowohl für die stromverbrauchende wie für die stromerzeugende Heizung. Die KWK ist besser als der simple Gasboiler, und die Wärmepumpe ist besser als der ohmsche E-Heizer (beide haben rund 85% Verluste).


    Gruß,

    Gunnar




    Nimmt man Biomethankosten von 6 ct/kWh

    Ist das eine realistische Annahme?

    Ja. 6 ct/kWh plus minus. Wie schon geschrieben ist das nur der aktuelle (Großhandels)Preis für das Produkt Biomethan. Dazu kommen noch Netzentgelte, Vertriebsmarge und Strukturierung - letzteres ist für eine Brennstoffzelle, die überwiegend in der thermischen Grundlast läuft, aber relativ billig.


    Momentan ist der Biomethanpreis recht gering, weil einige Biomethanverbraucher die Grätsche gemacht haben und sich zu aktuellen EEG-Konditionen nicht so einfach neue KWK-Abnehmer finden lassen. D.h. man muss nach meinem Kenntnisstand mit alten Motoren und deren Rechten zur Biomethanverstromung arbeiten.


    Der Biomethanmarkt ist ja recht diffizil. Da hat ja jeder Gaseinspeiser seinen eigenen Mix aus Zuschlägen und Boni (Gülle, Nawo, biogener Abfall, etc.). Es wäre meines Erachtens besser, wenn man den Prozess nicht nur bei der Biomethanroute, aber auch bei einem kleinen Netz von Rohbiogasleitungen und mehreren Satelliten-BHKW trennt:


    1. Substrat -> Fermenter -> Biogas/Biomethan (eigene Stufe mit CAPEX + OPEX)

    2. biogenes Gas -> KWK-Anlage -> elektrische und thermische Energie


    Meiner Meinung nach sollte man im KWKG die Biomethan-Förderung verankern und dafür einen besonderen KWK-Zuschlag für den Brennstoff Biomethan vereinbaren. Das ist ja nur ein anderer Brennstoff mit einem anderen Preis - anlagentechnisch ist es das selbe in Grün.


    Im EEG bräuchten wir dann eine Unterstützung bei der Erzeugung von aufbereitetem Biogas = Biomethan, was dann ins Erdgasnetz eingespeist wird (oder in eine Rohbiogasleitung, die mehrere Sat-Biogas-BHKW versorgt). Dieser Gaseinspeisetarif hätte dann die unterschiedlichen Substratkosten und die unterschiedlichen Fermentergrößen zu kompensieren, aber am Ende kommt ein gleichartiges Produkt raus, was einen großen gemeinsamen Biomethanmarkt bedienen kann, und eben nicht einen zersplitterten Markt mit zig Untersorten Biomethan versorgt.


    Gruß,

    Gunnar

    Hallo,


    Was mich interessieren würde, ist die Frage ob und wie sich die Wartung und Instandhaltung ändert, wenn der Dachs in Teillast fährt.


    Vom Wirkungsgrad hat die Moduation per Drehzahl der Vorteil, dass er eben nicht signifikant absinkt, sondern in Teillast sogar noch einen Tick besser ist.


    exergetischer Wirkungsgrad: Strom plus Carnot-Faktor * Wärme

    (auf Heizwert Hi bezogen; η_c = 0,15 mit VL/RL 60/40 bzw. 70/30, vgl. technisches Datenblatt)


    Stufe I: 29,4 % + 0,15 * 76,4 % = 40,86 %

    Stufe II: 29,4 % + 0,15 * 75,5 % = 40,72 %

    Stufe III: 28,4 % + 0,15 * 75,9 % = 39,785 %


    Beim Motorverschleiss bzw. der Ölalterung gibt es ja zwei Effekte - ähnlich wie bei Batterien auch:

    - Kalendarische Alterung, also wenn der Motor heiss ist und in Betrieb, dann altern Gummibauteile und wohl auch das Öl

    - Mechanischer Abrieb wenn Metall auf Metall läuft. Mit der Frequenzmodulierung werden die Arbeitsspiele pro Zeit reduziert, und der Verschleiss müsste pro Betriebsstunde zurückgehen, weil die erzeugte Arbeit pro Kolbenhub annähernd gleich bleibt.


    Jetzt mal überschlägig auf Hs (Brennwert) bezogen, da der Gaslieferant den Hs-Preis in Rechnung stellt:

    ηx = ηel + ηc * ηth = 25% + 0,15 * 70% = 35,5 %


    Damit liegen bei 5 ct/kWh Gaspreis die Brennstoffkosten für die elektrische Energieerzeugung bei 5 ct/kWh / 0,35 = 14,3 ct/kWh. Der exergetische (Gesamt)wirkungsgrad ist gleich dem effektiven Wirkungsgrad der Stromerzeugung, weil elektrische Energie und auch Gas 100% Exergiegehalt haben.


    Der effektive Wirkungsgrad der thermischen Energieerzeugung ist 35,5%/0,15 = 233% (1/0,15=6,66 ist ähnlich dem COP einer Wärmepumpe zu sehen: das Tauschverhältnis von Strom zu Wärme). Somit liegt der PEFth nach Carnot bei 1/2,33 = 0,43. Die Brennstoffkosten der Wärmeerzeugung sind dann 5 ct/kWh * 0,43 = 2,15 ct/kWh.


    Es kommt bei der Detailbetrachtung darauf an, wie sich die Wartungs & Instandhaltungskosten aufteilen. Sind die eher fix, sind die variabel oder hängen die von den Betriebsstunden (egal auf welcher Leistungsstufe) ab?


    Gruß,

    Gunnar

    Man kann jetzt lange darüber philosophieren, ob eine Modulation "stufenlos" sein muss, oder wie feinstufig sie sein muss (vielleicht 0,1 kW Schritte oder doch 0-100 Prozent in natürlichen Zahlen - und was ist mit den BHKW, die nur im sinnvollen Bereich zwischen 50-100 Prozent in 0,1 kW Schritten modulieren?!). Spaß bei Seite - dreistufig ist meiner Meinung nach schon eine ganz brauchbare Modulation.

    Das finde ich auch. Mit den drei Stufen hat Senertec auf eine langgeäußerte Kritik reagiert: dass man das BHKW nicht ein wenig drosseln konnte, wenn der Strombedarf nicht in voller Höhe von 5,5 kW vorhanden war, aber später schon. Mit der Stufung ist nun dies möglich und die Wahl von I: 50% als motorentechnisches Minimum III: 100% Vollgas und II: 75% dazwischen finde ich ausreichend.


    Bemerkenswert finde ich, dass der Wirkungsgrad im Teillastbetrieb sogar noch leicht besser ist als bei Vollast. Mal mit VL/RL = 60/40 bzw 70/30 gerechnet, also mit einem Carnot-Faktor = 1-(273-0)/(273+50) = 0,15 : Strom plus Carnot-Faktor *; Wärme (auf H_i bezogen)

    I: 29,4 + 0,15 * 76,4 = 40,86

    II: 29,4 + 0,15 * 75,5 = 40,72

    III: 28,4 + 0,15 * 75,9 = 39,785


    Da zeigt sich die alte Autofahrerregel: möglichst früh hochzuschalten und bei geringen Drehzahlen den Motor bei hohem Drehmoment zu belasten - das verbessert den Wirkungsgrad.


    Gruß,

    Gunnar

    Verdrängen kan eine BSZ "einen normalen Gasheizkessel" nicht. Nur sinnvoll ergänzen. Denn die BSZ Heizleistung ist als voller Heizungsersatz zu gering. Wenn in einem Haus 15 kw Heizleistung angefordert werden, kann das die BSZ nicht.

    Kommt darauf an, weil das eine rein ökonomische Frage. Warum wird in dem Haus 15 kW Heizleistung gebraucht? Ist das eine Dauerleistung, die während einer Kältewelle dauerhaft abgefragt wird, oder ist das eine Spitzenbelastung, die morgens ein, zwei Stunden anliegen, um das Gebäude aus der Nachtabsenkung hochzuheben?


    Für letzteres hilft

    a) ein Wärmespeicher und

    b) die Nachtabsenkung schon schrittweise vor dem Aufstehen zu deaktivieren (damit wird das Gebäude selbst als thermischer Speicher bewirtschaftet).


    Das ist ökonomisch wie technisch sinnvoll, weil die KWK-Wärme einen Primärenergiefaktor kleiner 1 hat. Ein Mini-BHKW in der 20 kW Brot-und-Butter-Klasse mit einem η_el = 30% und einem η_th = 60% liefert Wärme mit sagen wir mal 60°C/40°C. Das ergibt dann einen runden Carnot-Faktor η_c = 1 - 273/(273+50) = 0,15. Damit ist der Wirkungsgrad bzgl. der Exergie (die keine Erhaltungsgröße wie die Energie ist) η_x = 30% + 0,15*60% = 39%. Der effektive Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt damit bei (aufgerundet) 40%; der Primärenergiefaktor des Stromes kommt auf PEF_el = 1/0,4 = 2,5. Somit werden für die 30 Einheiten Strom 75 Einheiten Brennstoff benötigt. 25 Einheiten Gas werden der Wärme zugeordnet, d.h. der "virtuelle Kessel" als thermische Scheibe im KWK-Prozess kommt auf einen Wirkungsgrad von (60 W raus)/(25 G rein) = 240 %, so ähnlich wie eine gute Gaswärmepumpe.


    Somit ist KWK-Wärme deutlich billiger als Kesselwärme. Während der Kessel mit 10% Verlusten und 6 ct/kWh auf 6,6 ct/kWh Wärmekosten kommt, wird beim BHKW mit obigen Beispieldaten Wärme zu 6/2,4 = 1/0,4 = 2,5 ct/kWh anteiligen Brennstoffkosten produziert. Daher ist ein Wärmespeicher sinnvoll, um das Zünden den Spitzenlastkessels zu verhindern. Man kann auch die Nachtabsenkung verringern, bzw. über einen gewissen den Zeitraum das Hochfahren aus der Absenkung gestalten, um den Spitzenbedarf eines Hauses zu minimieren.


    Gruß,

    Gunnar

    also mein NeoTower 2.6 moduliert bei immer konstanter Motordrehzahl..

    Bei BHKW-Konzepten, die keinen Umrichter als "elektronisches Getriebe" zwischen Motordrehzahl und Netzfrequenz einsetzen, läuft die Anlage immer mit 50 Hz (d.h. das wären 3000 U/min bei einem Polpaar bzw. 1500 U/min bei zwei Polpaaren was bei VKM meist gewählt wird).


    Es gibt dann noch einen kleinen Unterschied zwischen Synchron- und Asynchrongeneratoren: bei Synchronmaschinen ändert sich je nach Belastung (Drehmoment) der sog. Polradwinkel, was man sich als Verdrehung einer "magnetischen Torsionsfeder" im Luftspalt zwischen Rotor und Stator des Generators vorstellen kann. Bei Asynchronmaschinen ändert sich der Schlupf, d.h. man fährt nicht genau bei 1500 U/min, sondern als Erzeugungsanlage leicht darüber - wieviel darüber, das ändert sich dann leicht je nach Drehmoment.


    Gruß,

    Gunnar

    Hallo Michi,


    Wie groß ist dein BHKW? Wohnen noch mehrere Parteien im Haus?


    Den Mieterstromzuschlag aus dem EEG §21(3) gibt es leider nicht, weil das EEG nur Mieterstromzuschlag für Solaranlagen zahlt, aber keinen für sonstige EEG-Anlagen.


    Wenn ich das EEG §42f (Anzulegende Werte für Biomasse, Vergärung von Bioabfällen) richtig lese, kann man je nach Biomassetyp mit 13,32 ct/kWh - 14,88 ct/kWh Einspeisevergütung rechnen (abzüglich Degression).


    Gruß,

    Gunnar

    Hallo Forum,


    die Fragestellung ist für mich, inwieweit es (praktisch) möglich ist, heute eine Brennstoffzelle mit Biomethan zu betreiben. Das ist ja hier im Forum zum Teil schon andiskutiert worden.


    Der Grund für die dezentrale Verstromung in Brennstoffzellen mit hohem elektrischem Wirkungsgrad incl. Abwärmenutzung, kommt von der Erfahrung, dass Biogas-BHKW in den letzten 10-15 Jahren auf hohe elektrische Wirkungsgrade getrimmt wurden, was ja z.T. bei den BHKW-Herrstellern eine mutige Entscheidung war, weil die technologischen Hürden unklar waren und die Standfestigkeiten nicht ganz von Anfang an gesichert waren. Biogas bzw. Biomethan ist ein teurer Brennstoff, und die hohe Einspeisevergütung nach EEG (die signifikant höher war als der "übliche Preis" bzw. Marktpreis im KWKG plus KWKG-Zuschlag als Marktprämie) hat dazu geführt, dass ein hoher ökonomischer Druck da war, den Anteil elektrischer Energie zu erhöhen. Die Wärme war nur zum anlegbaren Preis zu vermarkten, d.h. da steht der Gas- oder Ölkessel als Referenz da.


    Mit der SOFC von Solidpower (ca eta_el = 55%, eta_th= 30%, vergleichbar mit den Performancewerten von großen GuD-Heizkraftwerken) haben wir einen Energiewandler, der eine hohe exergetische Effizienz liefert, die noch über der von großen Biogas-BHKWs liegt. Bei einem Carnotfaktor für die Wärme von η_c = 1 - 273/(273+50) = 0,15 ist der Arbeitswert des Outputs 55% + 0,15*30% = 59,5%. Überschlagsweise liegt somit die Effizienz der "virtuellen Kraftwerksscheibe" bei 60%, die Effizienz des "virtuellen Kessels" bei 400% (Gedankenexperiment, den Imputstrom des Brennstoffes in eine KWK-Anlage in eine Nur-Strom-Scheibe und eine Nur-Wärme-Scheibe aufzuteilen).


    Nimmt man Biomethankosten von 6 ct/kWh (plus Netzentgelte + Strukturierung) an, dann ergeben sich für die Gestehungskosten

    a) beim Strom: 6 ct/kWh / 0,6 = 10 ct/kWh

    b) bei der Wärme: 6ct/kWh / 4 = 1,5 ct/kWh


    Die Wärme ist somit trotz des hohen Brennstoffpreises als preislich sehr attraktiv zu bewerten. Die variablen Kosten für den KWK-Strom sind liegen unter dem üblichen Netzstrombezug für Haushaltskunden (ca 30 ct), d.h. die Eigenstromnutzung ist ebenfalls attraktiv. Was die Bluegen-SOFC von Solidpower jedoch vertrieblich auf sehr große Haushalte oder kleine Gewerbekunden eingeschränkt hat, war die maximale Leistung von 1,5 kW und die mögliche elektrische Jahresproduktion von 13 MWh. Bei einer Überschusseinspeisung, die nur den "üblichen Preis" erwirtschaftet, ist diese Betriebsweise nicht attraktiv. Wenn man nun nach EEG einspeist, und einen Biomethan-Tarif erhält, dann sieht die Sache anders aus. Die SOFC eignet sich dann aufgrund ihrer hohen Stromkennzahl auch für (kleinere) Wärmesenken, d.h. man muss keine Einfamilienhäuser ausschließen, nur weil der Eigenstrombedarf zu klein ist.


    Als Vorteile ergäben sich:
    - Der Markt für passende Standorte erweitert sich, weil nicht nur Gebäude mit 10.000 kWh - 20.000 kWh elektrischem Bedarf hinzukommen, sondern von den 15 Mio EFH alle mit Gasanschluss.
    - Die Biomethan-Erzeuger hätten eine zusätzliche Absatzquelle, die zudem auch exergetisch optimiert arbeiten (im Vergleich zum Verkehrssektor), was volkswirtschaftliche Vorteile hätte.
    - Weiterhin bringt es die Markteinführung der BZ voran, und lässt über größere Stückzahlen ggf. deren Preis sinken.
    - Kunden entdecken ggf. den Geschmack an Bio-Wärme, die bezahlbar bleibt und die eben nicht wie bei X Raummeter Scheitholz mit Abschlägen im Komfort (Holzhacken, Beschicken, Ascheentsorgung) und Luftqualität (Feinstaub) verbunden sind.


    Wie einfach kann man also auf seinem Gasvertrag eine Belieferung mit Biomethan ankreuzen?

    Was kostet das dann für den Endkunden, der ca 20.000 kW pro Jahr abnehmen möchte? Wie oben gesagt, heute ist der Biomethanpreis auf Großhandelsebene mit ca 6 ct/kWh vergleichsweise niedrig, aber dazu kommen noch Netzentgelte, Vertriebsmarge, Strukturierung etc...


    Viele Grüße,


    Gunnar

    Denn niemand weiß, was nach 10 Jahren der nächste Stack kosten soll.

    Ich vermute mal, dass die Brennstoffzelle keine Totgeburt ist, sondern als Effizienztechnologie im Segment der Heizsysteme, die mit Gas als Energieträger betrieben werden, den einfachen Kessel verdrängen werden (vgl. mit Bild 6, Abschnitt 5 Ausblick). Somit kann ich auch nicht einschätzen, wie ein Ersatzteil in 10 Jahren kosten wird, aber mein Educated Guess ist der, dass die Stückkosten runter gehen, wenn die Stückzahlen rauf gehen.


    Gruß,

    Gunnar