Die Technologie der Blockheizkraftwerke erlebt im Zeichen der Energiewende einen weiteren Bedeutungsgewinn. Im folgenden Beitrag beleuchten wir die Vorteile einer Gaswärmepumpe.
Die Weichen in der Energiepolitik sind in der Schweiz und in Europa gestellt worden. Die gemeinsamen Umweltprinzipien und die daraus abgeleiteten Ziele sollen bis zum Jahr 2030 umgesetzt werden.
Die geplante Reduktion von Treibhausgasen beträgt im Vergleich zum Jahr 1990 40 Prozent. Ein weiteres Ziel ist die Reduktion des Energiebedarfs um 27 Prozent gegenüber dem Jahr 2005.
Die Grundlagen zur Erfüllung der ambitionierten Ziele sind auf der einen Seite die Erhöhung der Wirkungsgrade der Energiequellen und der Verteilsysteme und auf der anderen Seite eine deutliche Reduktion des Energiebedarfs.
Nicht nur mein Unternehmen erwartet eine Veränderung hin zu Brennstoffen mit geringerer Umweltbelastung und einer besseren Energiebilanz. Erneuerbare Energien wie Biogas werden ebenfalls eine grössere Rolle spielen. Die heutigen Förderungen von erneuerbaren Energien sind allerdings langfristig nicht gesichert. Eine wesentliche Rolle im Brennstoffbereich, auch in den kommenden Jahren, spielt Erdgas, da es sich hierbei um eine der saubersten, leicht zugänglichen fossilen Brennstoffe handelt. Durch seine hohe Methanzahl, den umweltverträglichen Transport und eine ausgezeichnete Infrastruktur ist die Verfügbarkeit nahezu überall vorhanden.
In Kombination mit der Kondensationstechnologie und der Kraft-Wärme-Kopplung nimmt Erdgas eine wichtige Position in der dezentralen Energieversorgung ein. Der Ausbau dezentraler Energielösungen, wie zum Beispiel der Speicherung, wird im Zeichen der Energiewende an Bedeutung gewinnen.
Dieses Thema ist jedoch mit der politischen Frage der Stabilität der Erdgaslieferungen verbunden. Ein grosser Teil der heutigen Erdgaslieferungen in Europa kommt aus Russland. Die russische Wirtschaft ist auf den Verkauf von Erdgas angewiesen und wird, trotz aller politischen Turbulenzen, als wirtschaftlich zuverlässiger Lieferant auftreten. Mittelfristig wird die Europäische Union Erdgaslieferungen aber diversifizieren.
Wir haben somit einen gut zugänglichen Brennstoff mit ausgezeichneten Parametern und sollten ihn daher möglichst effizient nutzen. Dies war die Grundidee für die Entstehung der Gaswärmepumpen, welche zusätzlich zu der Gasverbrennung auch die aus der Umgebung abgestrahlte Abwärme nutzten.
Auf dem höchsten Stand der Technik
Durch zahlreiche Weiterentwicklungen und Innovationen wurden die Verbrennungsmotoren, welche mit gasförmigen Brennstoffen betrieben werden, auf den höchsten Stand der Technik gebracht. Die robusten stationären Motoren profitieren von den Neuentwicklungen in der Automobilindustrie und haben einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig tiefen Emissionen. An dieser Stelle sind die Weiterentwicklungen der Zündung, der elektronischen Steuerung und die Optimierung der Brennräume und Zylinderköpfe zu erwähnen. Eine saubere und effizientere Verbrennung sind das Ergebnis. Gleichzeitig mit dem technischen Fortschritt bei Ölen, automatischer Nachfüllung und Ölfiltrierung wurde das Wartungsintervall auf mehr als 3 000 Betriebsstunden verlängert.
Das variable Timing der Ventile und die optimierte Kolbenmechanik verstärken zudem weiter die höhere Energieausbeute und bessere Wirkungsgrade.
Motoren bis 120 kW mechanischer Leistung werden standardmässig mit stöchiometrischen Parametern (λ=1) betrieben, was bei stationären Anwendungen nicht nur niedrigere Emissionen, sondern auch die Möglichkeit der Kondensierung der Emissionen – bei möglichst hohen Temperaturen – zur Folge hat. Die Emissionen werden des Weiteren durch einen Mehrwegekatalysator reduziert. Wir kommen unter 150 mg CO und NOx pro Nm3 Emissionen.
Der Wärme-und-KühlKreis
Beide Wärmepumpen – sowohl die elektrische als auch die Gaswärmepumpe haben einen identischen Kühlkreis. Mechanische Arbeit, welche der Verdichter benötigt, wird entweder durch den Elektromotor oder den Verbrennungsmotor geliefert. Wenn für den Antrieb des Verdichters ein Verbrennungsmotor verwendet wird, können wir direkt am Aufstellort mit einer um 50 Prozent höheren Heizleistung als bei einer elektrischen Wärmepumpe rechnen. Ein Drittel der thermischen Leistung der Gaswärmepumpe erzeugt die thermische Leistung des Motors und der Abgase. Zusätzlich steigt das Temperaturniveau der Heizenergie auf bis zu 80 Grad Celsius.
Bei herkömmlichen Wärmepumpen bleibt die vorhandene Kühlenergie meist ungenutzt. In der Anwendung meines Hauses sind Kombinationen aus Heizung und Kühlung möglich und erhöhen den Gesamtwirkungsgrad zusätzlich.
Kleines Fazit
Die mit einem Gasmotor betriebenen Wärmepumpen erlauben hervorragende Wirkungsgrade bei einer Kombination von Heizung und Kühlung bei gleichzeitig tiefsten Emissionen. Eine biogasbetriebene Variante ist ebenfalls verfügbar. Spitäler, Schwimmbäder, Industrie, Fleischproduktion sind einige der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten.
Weitere Informationen:
www.aksa.ch
