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Hoher Wirkungsgrad dank Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Blockheizkraftwerk

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Mit einem Blockheizkraftwerk erzeugt die TU Dortmund effizient Wärmeenergie und Strom aus Erdgas.

Ein Block­heiz­kraft­werk (BHKW) ist eine Anlage zur gleichzeitigen Gewinnung von elektrischer Energie und Wärme. Um Ver­lus­te gering zu halten wird ein BHKW am Ort oder in der Nähe des Wärmeverbrauchs betrieben. Durch Kraft-Wärme-Kopplung kön­nen hohe Gesamtwirkungsgrade von 80 bis 90% er­reicht wer­den, gegenüber 25 bis 44% bei herkömmlicher Kombination von lokaler Heizung und zentralem Kraftwerk. Hier sinkt der Wirkungsgrad, da die Abwärme nicht zur Strom­er­zeu­gung genutzt wird.

Generatoren des Blockheizkraftwerks der TU Dortmund © Oliver Schaper​/​TU Dortmund

Mit ihrem Block­heiz­kraft­werk erzeugt die TU Dort­mund mit­hil­fe von drei großen Verbrennungsmotoren Wär­me­e­ner­gie, die mittels angekoppelter Generatoren auch elektrische Energie er­zeu­gen. Zur op­ti­ma­len Energieverwertung wird in den wärmeren Monaten die überschüssige Wär­me­e­ner­gie durch zwei Absorptionskältemaschinen zur Kälteerzeugung genutzt. Mit dieser Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung wird die im Erdgas enthaltende Energie äußerst effizient genutzt. Der Wirkungsgrad beträgt ca. 90%. Mit ihrem Kraftwerk produziert die TU Dort­mund ca. 40% ihres Stroms und deckt etwa die Hälfte ihres Wärmebedarfs selbst. Davon profitieren die Umwelt und die TU Dort­mund gleichermaßen. Und ganz nebenbei ist die TU damit einer der größten Energieproduzenten der Stadt Dort­mund.

Im April 2016 ist ein Artikel zum BHKW in der unizet ver­öf­fent­licht worden (Ausgabe: 02/16 | Nr. 447, S. 2).

E­ner­gie­ver­sor­gung am Cam­pus

Drei Fra­gen an Michael Brockmeier

Dipl.-Ing. Michael Brockmeier ist Leiter des Dezernats Bau- und Fa­ci­li­ty­ma­nage­ment (Dezernat 6). Er ist unter an­de­rem ver­ant­wort­lich für die Ge­bäu­de- und Maschinentechnik sowie die Ener­gie­er­zeu­gung der TU Dort­mund. Bevor er 2006 an die TU Dort­mund kam, war der studierte Elektrotechniker für den Bau- und Lie­gen­schafts­be­trieb NRW tätig.

Strom, Wärme und Kälte wer­den auf den Campusteilen Nord und Süd zentral verteilt, unter an­de­rem durch ca. vier Ki­lo­me­ter lange unterirdische Versorgungskanäle. Das erlaubt ein sehr effektives zentrales technisches Energiemanagement. Eine um­fas­sen­de Gebäudeautomation steuert und regelt alle größeren Verbraucher der Gebäudetechnik. Da die tech­ni­sche Leitwarte rund um die Uhr besetzt ist, sind auch manuelle energiesparende Eingriffe jederzeit mög­lich. Zu­dem wer­den Verbrauchs- und Leistungswerte permanent au­to­ma­tisch erfasst und kontrolliert. Abweichungen gegenüber gesetzten Schwellenwerten las­sen sich so sofort er­ken­nen und wer­den au­to­ma­tisch signalisiert.

Die größten Energiemengen wer­den zum Heizen und Lüften benötigt. Deshalb wer­den alle Heizungs- und Lüf­tungs­an­lagen laufend energetisch optimiert und nach aktuellen Außen- und Innentemperaturen au­to­ma­ti­siert eingestellt. Über Zeitschaltkataloge wer­den die An­la­gen ein- und ausgeschaltet. Das funk­ti­o­niert auch bereichsweise, bei­spiels­wei­se in Hörsälen. Hierzu wer­den unter an­de­rem die Raumbelegungen aus dem elek­tro­ni­schen Vorlesungsverzeichnis (LSF) ver­wen­det. Bei Lüf­tungs­an­lagen wer­den effiziente Wärmerückgewinnungsanlagen eingesetzt. Das heißt mit der verbrauchten, aber warmen Abluft wird die von außen angesaugte kalte Frischluft mittels Wärmetauschern vorgewärmt. In vie­len Gebäuden wird die Beleuchtung in öf­fent­lichen Be­rei­chen in Ab­hän­gig­keit von der Außenlichtstärke oder über Bewegungsmelder gesteuert.

Mit ei­nem hocheffizienten Block­heiz­kraft­werk (BHKW) am Cam­pus Nord erzeugt die TU Dort­mund selbst Strom und Wärme. Rund 45 Pro­zent ihres Strom­ver­brauchs kann sie damit decken. Das zugrundeliegende tech­ni­sche Prinzip wird als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet. Diese Form der Energieumwandlung bietet einen sehr hohen Wirkungsgrad. Neben Wär­me­e­ner­gie wird in großen Verbrennungsmotoren mittels angekoppelten Generatoren elektrische Energie erzeugt. Das eingesetzte Erdgas wird somit deutlich höher ausgenutzt, als dies beim reinen Verbrennen des Gases mög­lich wäre. Die restliche Wärmeerzeugung erfolgt eben­falls mittels des umweltfreundlichen Energieträgers Erdgas in drei Großkesseln. Das zentral erhitzte Heizwasser mit bis zu 130°C wird in isolierten Rohrleitungen zu den Gebäuden transportiert. Auch die Kälteenergie, die zum Bei­spiel zur Kühlung der Rechenzentren not­wen­dig ist, wird komplett selbst produziert und mittels ca. 6°C kaltem Wasser zu den tech­nisch­en Kühlanlagen geleitet. Die Kälteerzeugung erfolgt in den Sommermonaten zu ei­nem großen Teil in so genannten Absorptionskältemaschinen aus der Um­wand­lung von Restwärme (man könnte auch Abfallwärme sagen) aus dem Block­heiz­kraft­werk. Das ist ins­ge­samt eine sehr wirt­schaft­li­che und umweltverträgliche Tech­nik. Für den Cam­pus Süd haben wir da­her in Planung, das alte und in die Jahre gekommene Heiz­kraft­werk durch ein Block­heiz­kraft­werk zu ersetzen.