Dieser Beitrag ist für alle, die sich jemals gefragt, was ist eine KWK-Anlage oder wie man arbeitet.
Der Begriff Kraft-Wärme-Kopplung, auch Kraft-Wärme-Kopplung genannt, beschreibt die gleichzeitige Erzeugung von elektrischer Energie und nutzbarer Wärme aus einer einzigen Primärenergiequelle, häufig Erdgas oder Biokraftstoffen.,
Es gibt mehrere Definitionen für Blockheizkraftwerke, aber insgesamt gilt der Begriff, wenn eine einzelne Brennstoffquelle zwei oder mehr Energieformen erzeugt. KWK wird manchmal auch als recycelte Energie bezeichnet.
Wie funktioniert ein Blockheizkraftwerk?
Wenn ein Kraftwerk Strom erzeugt, erzeugt es Hitze. Wenn die Anlage diese Wärme als Abgas in die Umwelt abgibt, stellt dies eine enorme Energieverschwendung dar. Der größte Teil dieser Wärme kann eingefangen und für andere Zwecke verwendet werden. Wenn diese Wiederverwendung von Wärme auftritt, arbeitet das Kraftwerk als Blockheizkraftwerk.,
Der KWK-Prozess kann die Gesamtenergieeffizienz bei typischen Systemen von 65 bis 90 Prozent steigern. Unternehmen, die Kraft-Wärme-Kopplung nutzen, können die Betriebskosten senken und ihre Autarkie steigern und gleichzeitig Treibhausgasemissionen und Schadstoffe reduzieren.
Die Geschichte hinter CHP
Das Konzept der Kraft-Wärme ist nicht neu., Europa und die USA verwendeten beide Formen der KWK bereits 1880 bis 1890. In diesen Jahren nutzten viele Industrien ihre eigenen Kohlekraftwerke, um den Strom zu erzeugen, der ihre Mühlen, Fabriken oder Minen mit Strom versorgte.
Der als Nebenprodukt erzeugte Dampf wurde als Wärmeenergie für verschiedene industrielle Prozesse oder zur Raumwärme genutzt.
Thomas Edison entwarf und baute 1882 das erste kommerzielle Kraftwerk in den USA und es war einfach so ein Blockheizkraftwerk., Das thermische Nebenprodukt von Edisons Pearl Street Station in New York wurde als Dampf an lokale Hersteller verteilt und beheizte auch nahe gelegene Gebäude.
Aufstieg und Fall Der KWK-Nutzung
In den frühen 1900er Jahren, KWK-Anlagen produziert rund 58 Prozent der gesamten vor-Ort-Stromerzeugung in industriellen Anlagen in den USA, Der Anteil sank auf nur 5 Prozent von 1974, nach der „KWK: Technologien, die Optimierung und die Implementierung“, herausgegeben von Christos A. Frangopoulos.
Für diesen starken Rückgang gab es viele Gründe.,
Strom aus zentralen Stromnetzen wurde zuverlässiger und billiger zu kaufen und Kraftstoff, wie Erdgas, wurde zu niedrigen Kosten zur Verfügung, so dass private Kohlekraftwerke vor Ort weniger wünschenswert. Außerdem erhöhte die Regierung die Anzahl und Reichweite der Vorschriften und Beschränkungen in Bezug auf die Stromerzeugung.
Als 1973 die Treibstoffkosten in die Höhe schossen und das Bewusstsein für die schädlichen Auswirkungen der Umweltverschmutzung zunahm, wurde die Kraft-Wärme-Kopplung wieder hoch relevant.
Warum KWK?
Die Verwendung von KWK hat mehrere Vorteile., Die Hauptgründe für die Verwendung von KWK sind Energie-und Kosteneinsparungen durch Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. In Großbritannien beispielsweise sparen bestehende KWK-Nutzer 20 Prozent ihrer Energiekosten.
Mit KWK, wenn Brennstoffenergie in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt wird, wird der Großteil der Wärme, die freigesetzt wird, nicht verschwendet. Es wird weniger Kraftstoff benötigt, um die gleiche Menge an nützlicher Arbeit zu erzeugen, die ein herkömmliches Kraftwerk produzieren würde.,
Dieser reduzierte Kraftstoffverbrauch hat mehrere Vorteile, darunter:
- Geringere Kraftstoffkosten
- Reduzierter Bedarf an Kraftstofflagerung und Transport
- Reduzierte Emissionen – KWK ist eine der kostengünstigsten Möglichkeiten zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen
- Weniger Verschleiß an Maschinen aufgrund reduzierter Schadstoffbelastung
Ein weiterer Vorteil ist die Sicherheit.
Kraft-Wärme-Kopplung gilt als sichere Stromversorgung, da sie Stand-Alone-Strom liefert, der nicht von einem kommunalen Stromnetz abhängig ist., Ein Unternehmen, das Kraft-Wärme-Kopplung verwendet, kann netzunabhängig arbeiten oder leicht ergänzen, um einen Anstieg des Strombedarfs zu decken.
Die Erfahrung in der Kraft-Wärme-Kopplung von Vista reicht von „Mikro“ – KWK-Designs, die zwischen 5-10 MW Leistung erzeugen können, bis hin zu viel größeren KWK-Anlagen.
Was ist ein Blockheizkraftwerk: Die Grundelemente
Auf der grundlegendsten Ebene verfügt ein typisches Blockheizkraftwerk über einen Stromerzeuger und ein Wärmerückgewinnungssystem.,
Hier sind einige grundlegende Elemente eines KWK-Setups:
- Prime mover: Wandelt Kraftstoff in Wärme und elektrische Energie um, die zur Erzeugung mechanischer Energie verwendet werden kann. Beispiele für Prime Mover sind Gasturbinen und Hubkolbenmotoren
- Elektrischer Generator: Wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um
- Wärmerückgewinnungssystem: Fängt Wärme vom Prime Mover
- Wärmetauscher: Stellt sicher, dass die aufgenommene Wärme verwendet wird
Welche Brennstoffe werden in KWK-Anlagen verwendet?,
In Blockheizkraftwerken können verschiedene Brennstoffe verwendet werden, darunter:
- Erdgas
- Diesel
- Benzin
- Kohle
- Biokraftstoffe
Die Verwendung von Biokraftstoffen in Blockheizkraftwerken umfasst typischerweise erneuerbare Ressourcen wie Abgase von Deponien und feste Abfälle aus der Landwirtschaft.,
Zwei breite Arten von KWK-Systemen
- Richtkreislaufanlagen: Ein Richtkreislaufsystem beginnt mit der Stromerzeugung
- Bodenzyklusanlagen: Die Erzeugung von Wärme ist zuerst — Abwärme erzeugt Dampf, der dann zur Stromerzeugung verwendet wird
Bodenzyklusanlagen finden sich in Branchen, die sehr Hochtemperaturöfen verwenden. Sie sind seltener als Topping-Cycle-Anlagen, zum Teil, weil es einfacher ist, überschüssigen Strom zu verkaufen.
Wer kann KWK nutzen?
Die Industrie hat einen massiven Bedarf an Wärme und Strom., Einige Branchen verwenden hauptsächlich Wärme, wie Metallhersteller, während einige hauptsächlich Strom verbrauchen. Andere Branchen benötigen sowohl Wärme als auch Strom in unterschiedlichen Verhältnissen.
Jedes Szenario kann von einem recycelten Energiesystem profitieren. Eine Fabrik, die mehr Strom als Wärme benötigt, kann die Wärme an ein Versorgungsunternehmen verkaufen, und überschüssiger Strom kann ebenfalls verkauft werden.
Blockheizkraftwerke haben drei Größenkategorien:
- Klein: Viele kleine KWK-Anlagen in den USA und Kanada werden vom Militär, Universitäten und Nicht-Versorgungsunternehmen betrieben., Was sie teilen, sind hohe Anforderungen an den Energieverbrauch sowie ein zwingender Bedarf an zuverlässigen und autarken Energiequellen. Ein wissenschaftlicher amerikanischer Artikel zitiert ein Computer-Networking-Unternehmen, das aufgrund seiner KWK-Nutzung rund 300.000 US-Dollar pro Jahr an Energiekosten spart.
- Medium: Der Markt für mittlere Blockheizkraftwerke wächst. Medium-Scale ist definiert als Einheiten, die von 50 bis 500 kW Leistung erzeugen, nach „Cogeneration: A User ’s Guide“, von David Flin. Sektoren, die hohe Wärme-und Energiekosten erfordern, wie Krankenhäuser und Hotels, fallen in diese Kategorie.,
- Groß: Große KWK-Anlagen gibt es in energieintensiven Bereichen wie Ölraffinerien und Lebensmittelverarbeitungsbetrieben. Diese können 500 kW oder mehr Energie liefern.
Vista Projects verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung und Optimierung von Blockheizkraftwerken in verschiedenen Branchen und Branchen.
Wenn die richtigen Bedingungen gelten, ist es sinnvoll, Kraft-Wärme-Kopplung zu verwenden. Es ist eine zuverlässige und effiziente Möglichkeit, Strom vor Ort bereitzustellen, der wirtschaftlich und ökologisch von Vorteil ist.