Stromgeführte und Wärmegeführte KWK-Anlagen

Herkömmlicherweise werden KWK-Anlagen und insbesondere BHKW an (Fern-)Wärmenetzen rein wärmegeführt betrieben. Das heißt, der Wärmebedarf ist die bestimmende Führungsgröße im Betrieb. Typischerweise werden BHKW in Kombination mit Spitzenlasterzeugern in einer Kesselfolgeschaltung betrieben. Dabei bedienen die Motoren die Grundlast des Wärmebedarfs und die Gaskessel – als schnell modulierende Wärmeerzeuger – den Teil der Last, der nicht durch KWK-Aggregate oder aus dem Wärmespeicher bedient werden kann. In dieser Betriebsweise werden Wärmespeicher vor allem eingesetz, um auch bei niedriger Wärmeabnahme eine minimale Laufzeit der Motoren zu ermöglichen und gleichzeitig auch um Lastspitzen abzupuffern. Die Regelung der Motoren und der Gaskessel erfolgt anhand von Temperaturen im Wärmespeicher sowie der Vorlauftemperatur des Verteilnetzes. Wärmeerzeugung aus den BHKW hat hierbei immer Vorrang.

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Stromgeführte KWK

Die wärmegeführte Betriebsweise kommt dann an seine Grenzen, wenn man zusätzlich zu der thermischen Seite weitere Führungsgrößen berücksichtigen möchte. So kann man bei dem Betrieb von stromgeführten KWK-Anlagen neben der aktuellen thermischen Situation auch nach dem lokalen Strombedarf steuern oder auf eine Erlösoptimierung im kurzfristigen Stromhandel hin optimieren.

iKWKFür einen ganzheitlich optimierten, stromgeführten KWK-Betrieb muss sowohl die Wärmeseite als auch die Stromseite berücksichtigt werden. Bei einem flexiblen marktoptimierten Betrieb wird die Betriebsweise von der herkömmlichen Regelung mit Kesselfolgeschaltung auf eine prognosebasierte Steuerung umgestellt. Dabei wird die Wärmelast prognostiziert und der Betrieb aller Wärmeerzeuger vorrausschauend geplant. Das heißt, sowohl der Wärmebedarf, volatile Preise im Spotmarkt als auch ein lokal zu deckender Strombedarf können in der Betriebsplanung berücksichtigt werden. Somit wird die Wärmelieferpflicht sichergestellt und gleichzeitig auf einen maximalen Stromertrag hin optimiert. Effektiv wird dadurch die ökonomische Einsatzreihenfolge aller Wärmeerzeuger abgebildet.

innovative KWK (iKWK)

Die Energiewende verändert die Energiewirtschaft grundlegend. Das Stromangebot aus regenerativen Stromquellen wird zu dem bestimmenden Faktor für den Wert von Strom. Stromhandel findet immer kurzfristiger statt und Flexibilität wird zu dem bestimmenden Faktor im Anlagenbetrieb. Die Preisdynamik im Spotmarkthandel wird zunehmend volatil und Phasen mit sehr niedrigen und sogar negativen Preisen treten immer häufiger auf. Negative Preise stellen ein klares Marktsignal dar: Eine zusätzliche Stromproduktion wird nicht benötigt.

Durch die Energiewende verändern sich die Anforderungen an den Betrieb von Wärmenetzen und an den BHKW-Betrieb. Um den neuen Herausforderungen gerecht zu werden wurde vom Gesetzgeber im KWKG 2016 die Kategorie der innovativen KWK (iKWK) eingeführt. Diese modernen KWK-Anlagen zeichnen sich durch einen hohen Anteil an erneuerbarer Wärmeproduktion und ein hohes Flexibilitätspotential aus. Durch zunehmend komplexer werdende Betriebskonzepte mit erneuerbaren Wärmequellen in Kombination mit Wärmepumpen und Eisspeichern oder Power-to-Heat Anlagen wird eine optimale Betriebsführung über eine herkömmliche Anlagensteuerung immer herausfordernder. Durch eine stromgeführte Einsatzoptimierung wird es möglich eine Vielzahl von Kriterien explizit zu berücksichtigen. Eine Einsatzoptimierung übernimmt in einem komplexen Anlagensystem die Aufgabe einer übergeordneten Steuerung.

 

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