Wärmepumpe verbessert BHKW-Effizienz

Luft-Wasser-Wärmepumpe Typ, Kompressorleistung zwei kW

BHKW trifft Wärmepumpe – das ist die neue Leitidee von EC Power. Der KWK-Spezialist wird zur ISH außer seinen BHKW-Modulen des Typs XRGI mit Leistungen zwischen 6/12 und 20/40 kW elektrisch/thermisch eine eigene Luft/Wasser-Wärmepumpe mitbringen. Die hat der Hersteller allerdings nicht als Alternative zur konventionellen KWK entwickelt. Vielmehr erweitert ihr regelungstechnisches Zusammenspiel mit einem XRGI den Begriff Kraft-Wärme-Kopplung auf eine neue Definition: Kraft-Wärme-Kopplung – eine dezentrale Systemeinheit von Stromerzeugern und Stromverbrauchern sowie Wärmeerzeugern und Wärmeverbrauchern, deren vorrangige Aufgabe darin besteht, durch eine flexible Einspeisung und Ausspeisung zur Netzstabilität beizutragen. Mit dem Ausbau der alternativen Energieerzeugung und ihrem wetterabhängigem Leistungsangebot kommt solchen Kombinationen – BHKW plus Wärmepumpe sowie ergänzend ein Elektro-Heizmodul im Wärmekreis – regelungstechnisch erhebliche Bedeutung zu.

In Dänemark hat diese Gerätearchitektur schon mehrfach ihre Funktionalität in Richtung Spannungshaltung unter Beweis gestellt. Selbstverständlich profitiert auch der Betreiber davon: Es verbessert sich die Gesamteffizienz der KWK-Anlage sowohl durch eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads als auch durch die Anhebung der Jahresbetriebsstunden. Die optimierte System-Flexibiltät führt zur maximalen Abdeckung des Objektbedarfs an Strom und Wärme.

Ein Beispiel: Die installierte Einheit bestehe erstens aus einem BHKW-Typ XRGI 6 mit 6/13 kW elektrisch/thermisch (mit Brennwertnutzung) und einer Leistungsmodulation von 2,5 bis sechs kW, zweitens einer EC Power-Wärmepumpe mit 2/7 kW Kompressorleistung/Wärmeabgabe und drittens einem Elektro-Heizmodul. Die Wärmepumpe erhöht die Rücklauftemperatur im separaten Heizungsrücklaufsammler. Als Ausgangssituation betrage die Stromlast des Objekts drei kW. Die liefert der Powerblock, plus acht kW thermisch. Da zurzeit kein nennenswerter Wärmebedarf besteht, fließt die Thermie in den Pufferpeicher. Aus dem bedient sich die Heizung. Die Wärmepumpe arbeitet nicht. Sie hatte zuvor den Speicher bis zur Minimumreserve aufgeladen. Minimumreserve heißt: Im Boiler bleibt regelmäßig genügend freie Kapazität, um über einen bestimmten Zeitraum BHKW-Thermie einlagern zu können, sollte der Regler erkannt haben, dass es im Moment sehr wirtschaftlich ist, den Strom selbst zu produzieren. Dann muss die Wärme irgendwo hinkönnen. Der äquivalente Gasverbrauch entspricht in der Ausgangssituation dem für zwölf kW. Der Gesamtwirkungsgrad des Systems beläuft sich damit auf 91,6 Prozent.

Gegen Nachmittag ändert sich der Strombedarf des Objekts nicht, es steigt aber der Wärmebedarf auf über acht kW, auf zwölf kW. Den deckt die Heizung zunächst bis zur Reserve aus dem Speicher, anschließend springt zusätzlich zum BHKW die Wärmepumpe an. Das XRGI 6 regelt auf fünf kW elektrisch hoch, um auch die zwei kW für die Wärmepumpe zu generieren. Seine Wärmeleistung klettert auf elf kW und die thermische Gesamtleistung der Kombination (plus sieben kW Wärmepumpe) auf 18 kW. Das Regelungsmanagement schiebt den aktuellen Wärmebedarf von zwölf kW direkt in die Heizung und mit den restlichen sechs kW belädt es den Speicher. Der äquivalente Gasverbrauch entspricht dem für 17 kW. Obwohl gegenüber der Ausgangsposition die Wärmeleistung des Systems um zehn kW gestiegen ist, erhöht sich mithin dank gewonnener Umweltenergie durch die Wärmepumpe der Gasverbrauch nur um fünf kW, von ehedem zwölf auf die genannten 17 kW. Damit klettert wärmeseitig der Wirkungsgrad auf 106 Prozent. Abzüglich der zwei kW für die Wärmepumpe speist das BHKW darüber hinaus weiterhin die von anderen Verbrauchern angeforderten drei kW ins Objektnetz, sodass der Gesamtwirkungsgrad des Systems 123,5 Prozent beträgt.

BHKW und Wärmepumpe kommunizieren über eine Spezial-Applikation miteinander. Hierarchie und Strategie orientieren sich an einer maximalen Eigennutzung des KWK-Stroms. Das gilt ebenfalls in Verbindung mit einer eventuellen PV-Anlage. Falls die BHKW-Leistung nicht ausreicht, die Gesamtstromlast abzudecken, entnimmt die Anlage wie üblich die Restmenge aus dem öffentlichen Netz. Auf das greift sie vorrangig selbstverständlich auch dann zu, wenn zukünftig negative Regelenergie (Stromüberschuss) zur Verfügung steht. Das Digitalisierungsgesetz vom 1. Januar 2017 schreibt ja den Aufbau solcher SmartGrid-Netze vor. Je nach externem Angebot und Bedarf beziehungsweise Tages- und Stundentarif, nach internem Wärme- und Strombedarf sowie nach Pufferkapazität bilanziert auch in solch einer Infrastruktur der Regelungsmanager ECP QNetwork selbsttätig und steuert je nach Ergebnis entweder das BHKW oder die Wärmepumpe oder/und das Elektro-Heizmodul energiekostenminimierend an.

Weitere Informationen: www.ecpower.de

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