Erste ÖKOBIT-Biogasanlage mit innovativem ORC-Verfahren nachgerüstet

(WK-intern) – Mehr Strom und mehr Wärme bei gleichbleibendem Rohstoffeinsatz: Ein Effizienz steigernder ORC-Prozess sorgt seit kurzem in der 2007 von der ÖKOBIT GmbH errichteten Biogasanlage in Groß-Gerau für einen Innovationssprung. Nach einem mehrmonatigen Probebetrieb gab Lucia Puttrich, Ministerin für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Hessen, am 19.04.2013 den Startschuss für den Regelbetrieb.

Mehr Effizienz bei der Stromproduktion
Die von ÖKOBIT für Stadtwerke Groß-Gerau Versorgungs GmbH geplante und realisierte Biogasanlage mit zwei angeschlossenem Blockheizkraftwerken (BHKW) profitiert von dem innovativen ORC-Verfahren vor allem durch eine optimierte Wärmenutzung und eine verbesserte Stromkennzahl.
„Die gelungene Integration eines ORC Prozesses in eine bestehende Biogas-Anlage ermöglicht eine Leistungssteigerung um rd. 10% bei der elektrischen Energieausbeute ohne den Rohstoffdurchsatz zu erhöhen.” Sagt Christoph Spurk, einer der beiden Geschäftsführer der Ökobit GmbH.

Verbesserung des Wärmenutzungskonzeptes
Während der Stromproduktion entsteht gleichzeitig Wärme, die zum einen Teil für die Beheizung eigener und benachbarter Firmengebäude genutzt wird. Zum anderen werden der Fermenter und der Nachgärer der Biogasanlage damit beheizt. In der warmen Jahreszeit kommt die Wärme einem benachbarten landwirtschaftlichen Betrieb für die Kräutertrocknung zugute.
„Damit entspricht das Konzept dem Grundgedanken der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), nach dem die eingesetzte Energie gleichzeitig in elektrische Energie und Wärme umgewandelt und genutzt wird“, so GGV-Geschäftsführer Paul Weber.

Das ORC-Verfahren
In einem thermischen Kreislauf wird Wärmeenergie zur Stromerzeugung genutzt. Heißes Abgas strömt von der Wärmequelle in das ORC-Modul. Dort wird flüssiger Kohlenwasserstoff mithilfe von Wärme verdampft. Der Dampf wird in einen Turbogenerator weitergeleitet, wo ein Teil der Wärmeenergie in Strom umgewandelt wird. Danach sorgt ein Kondensator unter Kühlung wieder für die Verflüssigung des restlichen Dampfes und eine Pumpe befördert das Kondensat zurück in den Verdampfer.
In Groß-Gerau werden “100% Rauchgaswärme (…) mit bis zu 18% in Strom umgewandelt, während die verbleibenden ungefähr 82% auf einem Temperaturniveau von bis zu 90°C für die Käutertrocknung zur Verfügung gestellt werden.”, so Dürr-Projektleiter Timm Greschner.

Einer der Vorteile des ORC-Verfahrens ist, dass es bereits auf Niedrigtemperaturniveau eingesetzt werden kann. Die ORC-Experten von Dürr Cyplan aus Bietigheim-Bissingen haben es gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut UMSICHT in Oberhausen für die Wärmerückgewinnung aus Abgasen von Biogas-Blockheizkraftwerken optimiert.
Durch den Einsatz der Direktverdampfungstechnologie kann auf einen Zwischenkreislauf für die Anbindung des ORC-Prozesses an die Wärmequelle verzichtet werden. Die Systemintegration wird auf diese Weise vereinfacht.

Wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll
Die dezentrale Stromerzeugung unter Nutzung der vor Ort vorhandenen Wärmequellen ist bereits seit den Neunzigerjahren ein wichtiger Baustein für den effizienteren Umgang mit Energieressourcen. Durch die Entwicklung neuer Technologien wie dem ORC-Verfahren ist sie aber auch wirtschaftlich attraktiver denn je geworden.

“Für die Betreiber von stationären Verbrennungsmotoren bietet sich durch den Einsatz von Hochtemperatur-ORC-Modulen eine besonders attraktive Option zur Steigerung der Energieeffizienz und Verbesserung der Anlagenrentabilität.” So Dürr Cyplan auf seiner Internetseite.
Für eine Anlage der Größe und Leistung wie in Groß-Gerau liegt die Amortisationszeit einer ORC-Investition bei 5 Jahren. Bei einer Abschreibungsdauer von 10 Jahren kann eine interne Verzinsung von 15,6 % erzielt werden. Darüber hinaus erhöhen sich die Kraft-Wärme-Kopplungs-Einnahmen für das nachgerüstete BHKW um etwa 17,6 Prozent. Wird zudem eine Trocknungseinrichtung wie hier mit Wärme beliefert, können sich KWK-Mehreinnahmen von rund 7.000 Euro jährlich ergeben.

Die ÖKOBIT-Biogasanlage Groß-Gerau im Überblick
Ausstattung: 1 Vorgrube, 1 Fermenter, 1 Nachgärer, 1 Gärrestlager, Pumpcontainer, Separation, ORC-Technik
Veredelungskonzept: 2 BHKW, Wärmenutzung Kräutertrocknung
Anlagenleistung: 870 (800 +rd. 10% ORC-Technik) kWel + 360 kWel
Biogasproduktion / Jahr: 4,8 Mio. Nm3
Stromproduktion/Jahr: rd. 9 Mio. kWh
CO2-Einsparung/Jahr: 12.000 t
Substrat: Nachwachsende Rohstoffe
Bauzeit: 6 Monate
Baujahr: 2007 / Nachrüstung ORC-Technik: 10/2012
Investor / Betreiber: Stadtwerke Groß-Gerau Versorgungs GmbH (GGV)

PM: AGENTURHAUS
Gesellschaft für Marketing und Kommunikation mbH

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