Ostfriesen mit Pioniergeist - BHKW trifft Wärmepumpe
Auf den Inseln vor der Küste Ostfrieslands ließen sich energiebewusste Hoteliers eine Kombination von BHKW und Luft-Wärmepumpe installieren. Eine Kombination, die Schule machen sollte: weil sie weniger das Invest, umso mehr die Gesamteffizienz erhöht, weil sie die Laufzeiten der Maschinen und die Jahresbetriebsstunden anhebt, weil sie die Lebensdauer der Hardware, vor allem der elektronischen, verlängert.
„Strandeck“ auf Langeoog. Im BHKW-Raum steht die Luft-/Wasserwärmepumpe, die den Aufstellraum herunterkühlt.
Die Zuluftleitung von der Wärmepumpe „Strandeck“ zum BHKW-Betriebsraum. Im Hintergrund sind die Wärmespeicher zu erkennen.
Kraftwärmekopplung plus Luft-/Wasserwärmepumpe im „Nordseehotel Freese“. Das einzelne BHKW-Modul liefert 15 kW elektrische und 30 kW thermische Leistung.
Die „Q-Network-Box“ mit Temperaturfühlern für den/die Wärmespeicher erleichtert die Einbeziehung vorhandener Puffersysteme sowie den nachträglichen Einbau eines „XRGI“-Systems in eine bestehende Heizzentrale.
„BHKW meets Pumpe“ im Jugendhaus Detmold auf Norderney. Die Wärmepumpe im BHKW-Aufstellraum versorgt über den Aufzugschacht auch das Trockenlager mit niedrigeren Temperaturen.
Langeoog, Dünenhotel „Strandeck“: Außentemperaturen um 33°C, 27°C im Restaurant. Bei eisgekühlter Apfelschorle erklärt Hotelbesitzer Michael Recktenwald, warum das BHKW trotz hochsommerlicher Temperaturen gerade läuft: wegen des Schwimmbads und dessen 30°C Sollwert.
Die Last der Übertemperatur
BHKW-Hersteller EC-Power nennt die Variante BHKW plus Wärmepumpe „BHKW meets Pumpe“ (BHKW trifft Pumpe). Im „Strandeck“ besteht die Konfiguration aus zwei BHKW-Modulen des Typs „XRGI“ mit je 15 kW elektrischer und 30 kW thermischer Leistung und einer Luft/Wasser-Wärmepumpe. Die brachten die Anlagenbauer in das verwinkelte Tiefgeschoss des Altbaus. Bei den hohen Temperaturen, die sich hier im Gewölbe im Abstrahlbereich der KWK-Anlage stauen, lag es nahe, sich Gedanken darüber zu machen, wie vor allem die Elektronik besser geschützt werden könnte. Denn die leidet bei Temperaturen jenseits 36°C.
Ein BHKW hat bis 10% Abwärmeverluste. Bei einer Kaskade aus zwei Maschinen mit total 60 kW thermisch, summieren sich diese Verluste auf 6 kW auf und das in einer schmalen Heizkammer, statt in einem großzügig bemessenen Heizraum.
Kühlen per Umluft
Einen Ausweg bietet eine Luft-/Wasserwärmepumpe. Die entnimmt dem Aufstellraum des BHKWs die warme Raumluft, kühlt sie herunter und führt sie mit 15 – 20°C dem Raum wieder zu. Die Mischtemperatur im Heizungskeller pendelt sich auf einen Wert von etwa 10 – 12°C niedriger als ohne Wärmepumpe ein. Die so gewonnene Heizenergie wird für das Schwimmbad oder für die Trinkwassererwärmung genutzt. Wärmepumpen-Hersteller IDM aus Österreich und EC-Power stellten sicher, dass die Luft-/Wasserwärmepumpe bei einer Wärmequellentemperatur (Aufstellraum) von 30 bis 35°C eine Spreizung von 60°C Vorlauf und 55°C Rücklauf fährt.
BHKW und Wärmepumpe kommunizieren miteinander. Hierarchie und Strategie orientieren sich an einer maximalen Eigennutzung des KWK-Stroms. Bleibt die Temperatur im Heizraum unter dem Grenzwert, läuft auch nicht die Wärmepumpe. Überschreitet allerdings die Temperatur den kritischen Wert, schaltet die Wärmepumpe zu. Den Antriebsstrom erzeugt das BHKW selbst.
Michael Recktenwald hatte sich 2009 für die Kraftwärmekopplung als Ersatz für den Gaskessel entschieden, weil ihm die Energiekosten zu hoch waren. Sein Steuerberater hatte ihn auf diese Position seiner Ausgaben aufmerksam gemacht. Dem Finanzmann lagen Richtwerte vor und das „Strandeck“ bewegte sich außerhalb der Benchmarks.
Drei bis vier Jahre Amortisationszeit
Da die zwei „XRGI“-Maschinen wegen des ganzjährig hohen Warmwasserbedarfs folglich beinahe ganzjährig durchlaufen, dürften am Ende eines Betriebsjahres etwa 110000 kWh auf dem Stromzähler je Einheit stehen, plus rund 220000 kWh für Wärme. Der Strompreis reduziert sich bei dieser Laufzeit und bei dem örtlichen Gastarif auf unter 5 Cent je kWh – gegenüber etwa 20 Ct/kWh aus dem öffentlichen Netz, EEG-Zuschlag und Stromsteuer eingerechnet.
Die Berechnungen ergaben für das „Strandeck“ Einsparungen von 27500 Euro pro Jahr. Auf der anderen Seite steht ein Invest von rund 100000 Euro für die Gesamtsanierung: BHKW-Module, Wärmepumpe, Speicher, Regelung, Wärmeverteilung usw.
Im „Nordseehotel Freese“ auf Juist ist die gleiche Anlagen-Architektur wie im „Strandeck“ für die energetische Versorgung zuständig. Die Maschinen auf Juist lieferten zusammen 220000 kWh Strom in 2009 und kamen auf 7330 Stunden Laufzeit je Einheit: Wegen der Spülmaschine in der Küche, der Duschen, aber vor allem wegen des Schwimmbads laufen die Motoren selbst im Sommer 18 bis 20 Stunden pro Tag.
Gut durchströmt
Die Situation im Jugendgästehaus und Schullandheim ähnelt den Verhältnissen auf Langeoog und Juist: ganzjähriger Betrieb, hoher Strom- und Warmwasserbedarf, Altbau mit engen, zu warmen Räumen. Eine installationstechnische Spezialität dürfte hier die Luft-Wärmepumpe auch deshalb sein, weil sie nicht nur den Betriebsraum des BHKWs herunterkühlt, sondern ebenfalls die Küche. Bei Außentemperaturen von 30 bis 35°C erreichten die Temperaturen in der Küche 40 – 45°C. Die Techniker der Firma Rosenboom Haustechnik (Norderney) funktionierten deshalb den Schacht eines ehemaligen Essenaufzugs zum Luftkanal um. Denn die Wärmepumpe im Keller steht unterhalb der Küche in der Nähe des Aufzugschachts. Es bot sich an, hier die Warmluft abzusaugen, sodass kühlere Frischluft zur Küche nachströmt.
Die Kaltluft bläst die Wärmepumpe in das Trockenlager ein. Vorrang hat allerdings der Aufstellraum des BHKWs. Dessen Sollwert liegt bei etwa 30°C. Die Wärmepumpe kühlt den Raum auf 20°C ab und schaltet dann auf „Trockenlager“ um. Messen die Sensoren wieder 30°C im Betriebsraum der KWK-Anlage, verriegelt die Regelung das Lager, und die Wärmepumpe bedient sich nur der Abwärme des BHKWs.
Bilder: EC Power GmbH, Göppingen
www.ecpower.de
