26. August 2002

Innovationspreis 2002


Seit 1980 lobt die ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und um welt freundlichen Energieverbrauch e. V. im Zwei-Jahres-Rhythmus den Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft aus.




Preisträger 1

Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz KWKK-Anlage zur Versorgung der Universitätsklinik Heidelberg


Preisträger
Dotierung: EUR 10.000

Den Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz im Rahmen des Preises der deutschen Gaswirtschaft 2002, den die ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. ausgelobt hat, erhielten die Planer einer Kraft-Wärme-Kälte- Kopplungs-Anlage (KWKK) zur Versorgung des Universitätsklinikums Heidelberg. Die mit einem Geldpreis von 10.000 Euro dotierte Ehrung wurde während einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin überreicht.

Das Projekt bestand in der Modernisierung des Heizwerkes der Universitätsklinik, das die Harpen Energie Contracting (HEC), Dortmund, auf der Basis eines Contracting-Modells im Jahr 2000 übernommen hatte. Die Planungen dafür wurden gemeinsam mit der GEF Ingenieur AG, Leimen, durchgeführt. Ziel war es, die Energiekosten und die Emissionen zu senken. Die Anlage ist nicht nur für die Versorgung sämtlicher Einrichtungen des Universitätsklinikums mit Dampf, Wärme, Strom und Kälte zuständig, sondern beliefert auch das Deutsche Krebsforschungsinstitut sowie den neu errichteten Technologiepark III. Im April dieses Jahres konnte die Modernisierung erfolgreich abgeschlossen werden.

Herzstück der alten Anlage war ein Heizwerk mit zwei Dampf- und drei Heißwasserkesseln. Die Abdeckung des Kältebedarfs übernahmen dezentrale Kompressionskälteanlagen. Im Zuge der Modernisierung wurden drei der alten Kessel vom Netz genommen, wobei einer davon als Notfallreserve weiterhin vorgehalten wird. Die restlichen beiden Kessel übernehmen nun die Deckung der Spitzenlast, während eine neu installierte Gasturbine mit 13,5 MWel und 20 MWth sowie ein Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung, der noch einmal 20 MWth liefern kann, für die Wärmegrundlastversorgung zuständig sind. In dem Abhitzekessel, der die Abgase der Gasturbine nutzt, werden Dampf und Heißwasser erzeugt, die dann in die jeweiligen Versorgungsnetze eingespeist werden. Zusammen mit den zwei Spitzenlastkesseln sowie dem einen Reservekessel ergibt sich somit eine hohe Versorgungssicherheit. Die Befeuerung der Kessel sowie der Turbine erfolgt mit umweltschonendem Erdgas. Insgesamt erzeugt die Anlage pro Jahr rund 205.000 MWh Wärme für Warmwasser, Heizung und die Absorptionskälteanlagen sowie 46.000 MWh Dampf. Kurzzeitige Bedarfsspitzen gleichen zwei 150 m3 große Speicher aus.

Der vorwiegend ganzjährig bestehende Kältebedarf für die Klimaanlagen von rund 48.000 MWh wird nun von einer zentralen Kälteerzeugung gedeckt. Zwei Absorptionskältemaschinen mit je 5 MWkt übernehmen die Grundlastversorgung, sie nutzen als Antriebsenergie die Abwärme der Gasturbine in Form von Heizwasser. Drei Kompressionskältemaschinen, die ebenfalls eine Leistung von je 5 MWkt besitzen, sind für die Abdeckung von Lastspitzen verantwortlich. Diese Konzeption verkörpert aber nur die erste Ausbaustufe, für den Endausbau wurde die Kältezentrale auf eine Kälteleistung von insgesamt 35 MWkt ausgelegt. Den Transport der Kälte zu den Verbrauchern übernimmt ein neu errichtetes Leitungsnetz mit 16 Übergabestationen, wobei von zwei 200 m3 großen Speichereinheiten Spitzen des Kältebedarfs abgefedert werden.

Im Ergebnis der Modernisierung kann eine Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen um 29 Prozent oder 34.500 Tonnen pro Jahr gegenüber der bisherigen Versorgungslösung konstatiert werden. Dieses Ergebnis resultiert neben einer effizienteren Anlagentechnik vor allem aus der gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Strom. Dazu trägt nicht zuletzt auch die Umstellung der Kälteerzeugung von Strom auf Wärme als Antriebsenergie bei. Für eine korrekte Abrechnung der einzelnen Verbraucher sorgen direkt an den Verbrauchsstellen durchgeführte Messungen.

Durch den hohen Wirkungsgrad der gewählten Lösung werden eine optimale Nutzung des eingesetzten Brennstoffs und eine Minimierung der Rauchgasemissionen erreicht. Dies schlägt sich im Übrigen auch in der Einhaltung der Grenzwerte der dynamisierten TA-Luft nieder, die durch eine ständige Emissionsfernüberwachung sichergestellt wird. Außerdem wurde bewusst auf Erdgas als Energieträger gesetzt, da es der emissionsärmste unter den fossilen Brennstoffen ist. So entsteht bei der Verbrennung von Erdgas im Vergleich zu Erdöl etwa 25 Prozent weniger Kohlendioxid, bezogen auf Kohle ist es sogar nur etwa die Hälfte.

Weiterhin garantieren Schallschutzmaßnahmen wie die Kapselung der Gasturbine oder der Einbau von Kompensatoren zur schalltechnischen Entkopplung der einzelnen Komponenten der Anlage, dass die Anforderungen der TA-Lärm in allen Immissionspunkten deutlich unterschritten werden.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
Telefon: 0 30 / 22 19 13 49-0
E-Mail: kukuk@asue.de



Preisträger 2

Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz Nutzung der Abwärme von Pressensystemen


Auszeichnung
Dotierung: EUR 7.000

In der Kategorie „Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz“, der im Rahmen des Preises der deutschen Gaswirtschaft 2002 von der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. vergeben wird, erhielt das Projekt „Produktion Werkzeugbau – Nutzung von industrieller Abwärme für Heizzwecke“ eine Auszeichnung. Die Ehrung, die mit einem Geldpreis von 7.000 Euro verbunden ist, wurde auf einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin überreicht. Das Ziel des prämierten Projektes bestand darin, bei der Zwickauer Firma Misslbeck die Abwärme von Pressensystemen – deren Temperaturniveau bei rund 50 °C liegt – künftig für Heizzwecke nutzbar zu machen, um die Energieeffizienz im Unternehmen zu optimieren. Die Planungen dafür führte Herr Dipl.-Ing. Gerd Wappler aus Reinsdorf aus. Zur Nutzung der Abwärme der Pressensysteme musste das bisherige Luftkühlsystem auf Wasserkühlung umgestellt werden, was in Zusammenarbeit mit dem Pressenhersteller realisiert wurde. Im Ergebnis entstand ein zentrales Kühlwassernetz, an das weitere Wärmelieferanten, zum Beispiel Drucklufterzeuger und Kältetechnik für CAD-Räume (26 kW Kälteleistung, 35 kW Heizleistung), angeschlossen wurden.

Das Kühlwasser wird in einem zentralen Sammelbehälter gespeichert. Es versorgt mit seinen 40 °C Vorlauftemperatur zwei Fußbodenheizungen und übernimmt auch die Erwärmung des Trinkwassers. Die Brauchwarmwasserbereitung erfolgt über zwei 1.000-Liter-Speicher, von denen der erste in der Regel nur von der Abwärme beheizt wird,während der zweite eine Nachwärmung über einen Brennwertkessel erhält. Die Beheizung der zentralen Lüftungsanlage für das Bürogebäude mit ihren 3.600 Kubikmetern Luftdurchsatz pro Stunde geschieht neben der Wärmerückgewin-nung aus der Abluft durch einen Brennwertkessel. Aufgrund der angestrebten Temperatur-spreizung von 10 K steht das Kühlwasser anschließend mit rund 30 °C wieder für Kühlzwecke zur Verfügung.

Da einerseits die Abwärme nicht kontinuierlich und in gleicher Menge bereitsteht, andererseits aber auch nicht immer die gesamte Wärmemenge für Heizzwecke benötigt wird, vervollständigen ein Kühlturm sowie der bereits erwähnte erdgasbefeuerte Brennwertkessel das neue Wärme-versorgungssystem der Firma Misslbeck. Der Brennwertkessel ist auf eine Leistung von 370 kW ausgelegt und für die restliche Erwärmung des Trinkwassers sowie zur Absicherung der Vorlauftemperatur für die Heizungsanlagen zuständig. In den beiden Produktionshallen sind jeweils dezentrale dachintegrierte Heiz-/Lüftungsgeräte inklusive Wärmerückgewinnung zwischen Frischluft und Fortluft eingesetzt. Durch die mittels industrieller Abwärme betriebene Fußbodenheizung konnte die bereitzustellende Heizleistung für o. g. Lüftungsanlagen wesentlich reduziert werden. Die effiziente Nutzung der industriellen Abwärme hat bei der Firma Misslbeck zu einer deutlichen Verringerung zusätzlichen Heizenergiebedarfs geführt. Im jetzigen Ausbauzustand konnte nachweislich eine Energie-einsparung von mehr als 25 Prozent erreicht werden. Weiterer Effekt: Da die Pressen praktisch doppelt genutzt werden, verkürzt sich die Amortisationszeit der neu erworbenen Anlagen.

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Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
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Preisträger 3

Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz Mikro-Gasturbine beheizt Wohnanlage


Auszeichnung
Dotierung: EUR 4.000

In der Kategorie „Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz“, der im Rahmen des Preises der deutschen Gaswirtschaft 2002 von der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. vergeben wird, erhielt das Projekt „Wohnanlage mit Mikro-Gasturbine“ eine Auszeichnung.

Die Ehrung, die mit einem Geldpreis von 4.000 Euro verbunden ist, wurde auf einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin überreicht. Ziel dieses Projektes war es, eine Wohnanlage der Gemeinnützigen Wohnungsgesellschaft für Aachen AG mit zehn Gebäuden und insgesamt 50 Wohneinheiten – in diesem Fall entspricht dies rund 4.000 Quadratmetern Wohnfläche – mit Nahwärme zu versorgen. Nachdem verschiedene Lösungsansätze untersucht worden waren, entschied man sich schließlich für die Kraft-Wärme-Kopplung, also die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme, in Form einer Mikro-Gasturbine. Zum Einsatz kommt ein Aggregat der Firma Capstone, das in Deutschland von der G.A.S. Energietechnologie GmbH, Krefeld, zu einem KWK-Kompaktmodul ausgebaut und vertrieben wird. Das Unternehmen führte die Planungen gemeinsam mit der ASEAG Energie GmbH, Herzogenrath, aus, die auch als Betreiber fungiert. Die gewählte Mikro-Gasturbine wird mit Erdgas betrieben und besitzt eine elektrische Leistung von 28 kW sowie eine thermische Leistung von 54 kW. Sie unterscheidet sich nicht nur hinsichtlich der Drehzahl von verbrennungsmotorischen BHKW. So ist hier beispielsweise der Turbinen- Generatorsatz in Ein-Wellen-Bauweise – also ohne zwischengeschaltetes Getriebe – ausgeführt, was den Wartungsaufwand verringert.

Ebenfalls für mehr Wartungsfreundlichkeit sorgen neu entwickelte Luftlager, die ohne jegliche Schmierstoffe auskommen. Auf diese Weise konnten nicht nur die Wartungskosten minimiert, sondern auch die Wartungsintervalle verlängert werden – auf 8.000 Betriebsstunden im Minimum. Die Mikro-Gasturbine kommt ohne Flüssigkeitskühlung aus. Dadurch steht das gesamte Abwärmepotenzial auf einem vergleichsweise sehr hohen Temperaturniveau von 270 bis 280 °C zur Verfügung, was eine hohe Flexibilität bei der Nutzung dieser Wärme ermöglicht. Wichtig für die Umwelt: Beim Betrieb der Turbine werden nur sehr geringe Mengen an Schadstoffen freigesetzt, die weit unter den Bestimmung der TA-Luft liegen. Dies belegen Messungen, die im Prüffeld der Ruhrgas AG in Dorsten durchgeführt wurden. So lagen beispielsweise die CO-Emissionen bei rund 9 mg/m3 (Restsauerstoffgehalt: 15 Prozent).

Zum Vergleich:
der TA-Luft-Grenzwert liegt bei 100 mg pro m3. Bei NOX, die TA-Luft-Grenzwerte liegen hier zurzeit bei 150 mg/m3, lagen die Emissionen sogar unter 5 mg/m3. Diese Ergebnisse sind umso beachtlicher, da sie ohne Sekundärmaßnahmen wie Katalysatoren erzielt werden. Eine Voraussetzung für den wirtschaftlichen Einsatz der Mikro-Gasturbine zur Nahwärmeversorgung des Wohngebietes war es, eine möglichst hohe Betriebsstundenzahl zu erreichen. Deshalb wurde die Gasturbine so bemessen, dass die von ihr gelieferte thermische Leistung nur dem Wärmegrundbedarf – in diesem Fall sind das etwa 20 Prozent des maximalen Bedarfs – entspricht. Kurzzeitige Lastspitzen kompensiert ein 6 m3 großer Wärmespeicher, während der restliche Wärmebedarf über einen ebenfalls erdgasbefeuerten 200-kWSpitzenlastkessel gedeckt wird. Auf diese Weise erreicht die Mikro-Gasturbine jährliche Laufzeiten von mehr als 6.000 Betriebsstunden. Zudem trägt auch das günstige Teillastverhalten des Aggregates – bis Halblast ergeben sich nur geringe Wirkungsgradverluste – zur Wirtschaftlichkeit bei. Und da schließlich aufgrund des Anlagenbetriebs mit optimiertem Pufferspeichermanagement etwa 73 Prozent der im Wohngebiet gebrauchten Wärme von der Mikro-Gasturbine erzeugt wird, liegen im Ergebnis dann auch die Wärmekosten für die Mieter nur auf dem gleichen Niveau wie bei einer klassischen Kesselanlage.

Noch deutlicher wird der Vorteil der gewählten Lösung bei der Umweltbilanz: Wie schon erwähnt, liegen die NOX und CO-Emissionen deutlich unterhalb von 20 mg/m3 (bei Restsauerstoffgehalt von 15 Prozent). Das entspricht gegenüber der herkömmlichen Strom- und Wärmeerzeugung einer Reduktion um mehr als 70 Prozent. Zudem vermindert sich der Kohlendioxid- Ausstoß um etwa 30 Prozent. Dieses positive Ergebnis resultiert nicht zuletzt auch aus der Tatsache, dass die Anlage mit Erdgas als dem umweltschonendsten der fossilen Energieträger betrieben wird. Denn bei der Verbrennung von Erdgas entsteht im Vergleich zu Erdöl etwa 25 Prozent weniger Kohlendioxid, bezogen auf Kohle ist es sogar nur rund die Hälfte.

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Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
Telefon: 0 30 / 22 19 13 49-0
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Preisträger 4

Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz Innovatives Energieversorgungskonzept für ein Hospital


Anerkennung

In der Kategorie „Preis für rationellen und umweltschonenden Erdgaseinsatz“, der im Rahmen des Preises der deutschen Gaswirtschaft 2002 von der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. vergeben wird, erhielt das Projekt „Energieversorgungskonzept für das St. Agnes Hospital in Bocholt“ eine Anerkennung. Planer und Bauherr des Projektes wurden auf einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin geehrt.

Das Projekt unter Federführung der Firma T.B.E. Technische Beratung Energie, Duisburg, hatte zur Aufgabe, die Energieerzeugungsanlage des Hospitals den durch bauliche Erweiterungsmaßnahmen veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. Zusätzlich zum Hospital mit seinem Strom-, Wärme- und Kältebedarf musste ein neu erbautes Ärztehaus mit Dialysestation in die Strom- und Wärmeversorgung eingebunden werden. Außerdem war bei der Konzeption ein weiteres Ärztehaus mit Strom-, Wärme- und Kältebedarf zu berücksichtigen, das in einer zukünftigen Ausbaustufe mit versorgt werden soll.

Herzstück der bisherigen Versorgungsanlage waren zwei BHKW-Module, mehrere Heizkessel sowie eine Kompressions-Kältemaschine. Im Rahmen der neuen Lösung, die vollständig auf Erdgas basiert, wurden diese Aggregate noch durch eine Absorptionskälteanlage und eine Brennstoffzelle ergänzt. Diese liefert 200 kW elektrische Leistung und kann auch als Ersatzstromaggregat eingesetzt werden. Ein Teil der thermischen Leistung von 205 kW dient zum Antrieb einer Wasser-Lithiumbromid-Absorptionskälteanlage, die wiederum die Grundlast für die Klimatisierung des Krankenhauses übernimmt. Neben einem elektrischen Wirkungsgrad von fast 40 Prozent zeichnet sich die Anlage dank bestmöglicher Wärmenutzung durch einen ganzjährig hohen Brennstoff-Nutzungsgrad aus. Bei der gewählten Anlage vom Typ PC25C handelt es sich um eine Phosphorsäure- Brennstoffzelle der vierten Generation. Im Zuge der technischen Weiterentwicklung werden in dieser Version unter anderem ein größerer Zellstapel mit höherer Spannung sowie ein um 30 Prozent kleinerer Wasserstofferzeuger eingesetzt.

Außer der Umgestaltung des Anlagenparks des Versorgungssystems für das Hospital wurden auch systemtechnische Änderungen vorgenommen. Hierzu zählt zum Beispiel die Vergrößerung der Heizflächen, wodurch die Vorlauftemperatur der Heizung abgesenkt werden konnte. Unterstützt wird die ganze Anlage von einer Steuerung, die das optimale Zusammenspiel aller Komponenten sicherstellt. Mit der gewählten Lösung konnte der Betreiber nach eigenen Angaben erhebliche Energieeinsparpotenziale erschließen sowie die Kohlendioxid-Emissionen jährlich um 500 Tonnen senken. Dieser Erfolg resultiert nicht zuletzt aus dem Einsatz des umweltfreundlichsten aller fossilen Brennstoffe, dem Erdgas. Denn bei seiner Verbrennung entsteht im Vergleich zu Erdöl etwa 25 Prozent weniger Kohlendioxid, bezogen auf Kohle ist es sogar nur rund die Hälfte.

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Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
Telefon: 0 30 / 22 19 13 49-0
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Preisträger 5

Innovationspreis für zukunftsweisende Erdgasanwendungen Zylinderbeheizung bei Kunststoffverarbeitungsmaschinen


Preisträger
Dotierung: EUR 7.000

Einen Innovationspreis für zukunftsweisende Erdgasanwendungen, der im Rahmen des Preises der deutschen Gaswirtschaft 2002 von der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. vergeben wurde, erhielt das Projekt „Zylinderbeheizung bei Kunststoffverarbeitungsmaschinen“. Die mit einem Geldpreis von 7.000 Euro dotierte Ehrung wurde während einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin überreicht. In der Kunststoff verarbeitenden Industrie setzt man bei der Beheizung von Extrudern und Spritzgießmaschinen – hier werden bei einem Temperaturniveau von bis zu 350 °C jährlich bis zu einer Milliarde Kilowattstunden an hochwertiger Prozesswärme gebraucht – traditionell auf elektrischen Strom. Das resultiert vor allem aus der einfachen Installation und Verkabelung von Elektroheizsystemen; ist aber mit einem sehr hohen Energieverbrauch verbunden.

Deshalb hat die WEMA GmbH aus Lüdenscheid eine Erdgas befeuerte Direktheizung entwickelt, die bei Spritzgießmaschinen und besonders vorteilhaft bei Extrudern mit einem Schneckendurchmesser über 80 mm in kontinuierlich laufenden Prozessen für Hochtemperatur-Kunststoffe eingesetzt wird. Sie zeichnet sich durch eine hohe Temperaturgleichmäßigkeit sowie eine exakte Regelbarkeit aus. Diese neuartige Erdgasbeheizung ist ein experimentell und numerisch optimiertes System auf der Basis moderner Gasbrennertechnik in Form eines Ringheizelementes mit einer Innenfläche aus hitzebeständigem Metallgewebe.Von hier aus gelangen die Abgase in zwei konzentrisch ausgeführte Ringspalten, in denen sie durch Überlagerung von Konvektion und Strahlung für eine hohe tangentiale und axiale Gleichmäßigkeit der Temperatur sorgen. Dank dieser Innovation sind im Gegensatz zur Elektrobeheizung nicht so viele Heizzonen notwendig, außerdem hat sich die Aufheizzeit verkürzt.

Muss bei der Extrusion der Prozess gekühlt werden, saugt ein externes Gebläse Kühlluft an, die den gleichen Weg wie vorher die Verbrennungsgase durchläuft. Somit ergibt sich eine ähnliche Homogenität der Temperatur wie im Heizbetrieb, und Materialschäden werden vermieden, wodurch eine lange Standzeit bei geringem Wartungsaufwand erzielt wird. Gegenüber der elektrischen Beheizung von Extruderzylindern ergibt sich noch der besondere Vorteil, dass bei den Gasbeheizungen in abgeschaltetem Zustand die Kühlluft sofort wirksam wird, da bei Gasbetrieb ein „Nachheizeffekt“ unbekannt ist. Eine Gemischaufbereitung mit Leistungsregelung über die Gebläsedrehzahl sowie Zündung und elektronischer Flammenüberwachung garantieren darüber hinaus einen zuverlässigen und langlebigen Betrieb der Systeme. Die für den Prototypen durchgeführten Messungen und Berechnungen ergaben eine Reduzierung des Primärenergieverbrauchs und der Kohlendioxid- Emissionen um jeweils 55 Prozent. Als feuerungstechnischer Wirkungsgrad des Ringelements wurde ein Wert von 80 Prozent ermittelt, was zu einer Energiekosteneinsparung von 60 Prozent gegenüber den bisherigen Stromkosten führte. Nicht zuletzt aus diesem Grund amortisieren sich die Investitionen für dieses System in weniger als einem Jahr. Und da weitere Entwicklungsschritte geplant sind, beispielsweise eine Wärmerückgewinnung aus den Abgasen der Ringheizelemente, können noch zusätzliche Einsparpotenziale erschlossen werden.

Nicht zuletzt spielten auch Umweltaspekte bei der Entwicklung für diese neuartige Zylinderbeheizung eine Rolle. Bei Erdgas handelt es sich um den umweltschonendsten aller fossilen Energieträger, denn bei seiner Verbrennung entsteht im Vergleich zur Kohle, die ja noch in vielen Kraftwerken zur Stromerzeugung genutzt wird, nur etwa halb so viel Kohlendioxid. Außerdem sollten bei dieser Betrachtung noch die Übertragungsverluste für den Strom und der mit rund 36 Prozent geringe Wirkungsgrad von z. B. Kohlekraftwerken einbezogen werden.

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Preisträger 6

Innovationspreis für zukunftsweisende Erdgasanwendungen Hochtemperatur-Brennwertnutzung an einem BHKW


Preisträger
Dotierung: EUR 7.000

Ein Innovationspreis für zukunftsweisende Erdgasanwendungen, der im Rahmen des Preises der deutschen Gaswirtschaft 2002 von der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. vergeben wurde, ging an das Projekt„Hochtemperatur-Brennwertnutzung an einem BHKW mit Hilfe eines offenen Sorptionswärmetransformationsprozesses“. Die mit einem Geldpreis von 7.000 Euro dotierte Ehrung wurde während einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin überreicht.

1996 ging in Frankfurt ein neues Erdgas befeuertes Heizkraftwerk des Energieversorgers Mainova, bestehend aus zwei Motor-BHKWModulen mit je 1200 kWth sowie drei Spitzenlastkesseln mit insgesamt 6200 kWth, in Betrieb. Auf eine zusätzliche Brennwertnutzung musste damals verzichtet werden, weil sich die hierzu erforderlichen niedrigen Rücklauftemperaturen im vorhandenen Fernwärmenetz nur unzureichend einstellten.

Vor zwei Jahren erfolgte eine Erweiterung der Anlage durch den jetzigen Preisträger BHF Verfahrenstechnik, Markranstädt, mit einem zentralen Hochtemperatur-Brennwertmodul. Damit lässt sich nun auch die Kondensationswärme von Rauchgasen bei Heizkreisrücklauftemperaturen bis zu 90 °C nutzen.

Das Hochtemperatur-Brennwertmodul besteht aus den Komponenten Absorber, Austreiber/Desorber, einem Kondensator sowie dem Lösungskühler und arbeitet nach dem Prinzip der offenen Sorptionswärmetransformation. Der Absorber dient zur Entfeuchtung und Abkühlung des Rauchgases und arbeitet mit einer hygroskopischen Salzlösung. Hier wird der Wasserdampftaupunkt auf etwa 40 Kelvin über den Normaltaupunkt angehoben, so dass die Salzlösung den im Heizkraftwerk entstehenden Rauchgasen einen Großteil ihrer Feuchte entziehen kann. Im zweiten Schritt entzieht man der Salzlösung im Austreiber/Desorber, der seine Energie aus den rund 500 °C heißen Abgasen der BHKWs bezieht, ihre Feuchtigkeit. Der dabei entstehende Wasserdampf gibt seine Wärme mit einem Temperaturniveau von 100 °C anschließend im Kondensator ab, die dann für Heizzwecke zur Verfügung steht.

Die im zwei-ten Schritt erhitzte Salzlösung muss jetzt noch im Lösungskühler auf die Heizungsrücklauftemperatur heruntergekühlt werden, bevor der Kreislauf von neuem beginnen kann. Der Lösungswärmetauscher dient dabei zur Vorwärmung des Heizvorlaufs. Dieses System hat gleich zwei positive Effekte: Zum einen kann durch die Abgaswäsche mit der Salzlösung das Rauchgas auch bei Temperaturen oberhalb des Wasserdampftaupunktes entfeuchtet werden. Und zum anderen wird das niedrige Temperaturniveau (30 bis 50 °C) der Kondensationswärme des Wasserdampfes mittels Sorptionswärmepumpenprozess auf ein besser nutzbares Niveau von 100 °C erhöht. Die für den Betrieb des Sorptionswärmepumpenprozesses nötige Hochtemperaturwärme liefert der Abgaswärmeübertrager der BHKWs mit ca. 150 °C.

Durch die Hochtemperatur-Brennwerttechnik lässt sich der Wirkungsgrad von erdgasbetriebenen Motor-BHKW-Anlagen, die Heizkreise mit den Auslegungstemperaturen 90/70 °C versorgen, deutlich steigern. Die Erhöhung, bezogen auf den Primärenergieeinsatz, beträgt dabei ca. zehn Prozent. Durch den verminderten Primärenergieeinsatz verringern sich die ohnehin nur geringen Kohlendioxid-Emissionen, die bei der Verbrennung von Erdgas entstehen, noch weiter. Auch das anfallende Kondensat ist unkritisch, es darf ohne Nachbehandlung direkt in die Kanalisation geleitet werden.

Die Kosten für die Investition in die Hochtemperatur-Brennwerttechnik betragen etwa 50 bis 100 Euro je kW elektrischer BHKW-Leistung. Daraus ergeben sich, in Abhängigkeit von den aktuellen Gasmarktpreisen, Amortisationszeiten von weniger als drei Jahren. Ein weiterer Vorteil ist die problemlose Nachrüstung bestehender Anlagen. Der Einsatz der beschriebenen Technologie ist aber nicht nur auf Motor-BHKW-Anlagen beschränkt, auch Turbinen-BHKWs, Brennstoffzellen oder Heizkesselanlagen sind dafür ebenso prädestiniert wie die Nutzung industrieller Abwärme.

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Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
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Preisträger 7

Sonderpreis Erdgasfahrzeuge für umweltschonende Antriebstechnik und Mobilität Sonderpreis für Opel Zafira mit Erdgasantrieb


Preisträger
Dotierung: EUR 7.000

Der Sonderpreis „Erdgasfahrzeuge für umweltschonende Antriebstechnik und Mobilität“, den die ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. gemeinsam mit dem ADAC Allgemeiner Deutscher Automobilclub e.V. ausgelobt hat, geht an den Automobilhersteller Opel für sein Modell Zafira 1.6 CNG mit Erdgasantrieb. Die mit einem Geldpreis von 7.000 Euro dotierte Ehrung wurde im Rahmen einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin überreicht.

Das von der Opel-Tochtergesellschaft „Opel Special Vehicles“, Rüsselsheim, neu entwickelte Fahrzeug ist in der Summe seiner Eigenschaften und den daraus resultierenden Eigenschaften bislang einzigartig. Dabei handelt es sich um ein für den Betrieb mit Erdgas optimiertes monovalentes Fahrzeug mit der vollen vergleichbaren Funktionalität und Komfortabilität eines Benzin- oder Dieselfahrzeuges.

Sein Gastank besteht aus vier unterflurig angeordneten Behältern und erlaubt eine Reichweite von etwa 350 Kilometern. Aus Gründen der Versorgungssicherheit besitzt das Fahrzeug aber noch einen zusätzlichen Benzintank mit 14 Litern Inhalt. Die optimale Einstellung des Motors auf den Erdgasbetrieb beruht vor allem auf dem auf 12,5 : 1 erhöhten Verdichtungsverhältnis, das durch den Einsatz spezieller Kolben, Ventile,Ventilführungen und Ventilsitzringen erzielt wurde. So kann die hohe Oktanzahl des Erdgases voll erschlossen werden mit dem Resultat eines erhöhten Wirkungsgrades des Erdgasmotors gegenüber einem benzinbetriebenen Aggregat. Außerdem beinhaltet das neue Fahrzeugkonzept von Opel jeweils separate Einspritzanlagen für Erdgas und Benzin mit entsprechendem Motormanagement, was zu einer weiteren Optimierung führt.

Das Resultat: Der Opel Zafira kommt mit etwa 5,5 Kilogramm Erdgas 100 Kilometer weiter und halbiert so – nicht zuletzt auch dank einer bis zum Jahre 2009 verringerten Besteuerung von Erdgas – die Treibstoffkosten gegenüber einem gleichstarken Benzinmodell. Im Vergleich zu einem Dieselfahrzeug beträgt die Ersparnis immerhin noch 30 Prozent.

Noch deutlicher kommen die Vorteile des Erdgasantriebs bei der Umweltbilanz zum Tragen. Erdgas ist schon von sich aus umweltschonend, denn es enthält mehr Wasserstoff, gleichzeitig aber auch weniger Kohlenstoff als Benzin oder Diesel. In Verbindung mit dem auf den Erdgasbetrieb optimierten Motor erfüllt so der Opel Zafira die D4-Abgaswerte problemlos, und die limitierten Schadstoffkomponenten NOX, CO und HC werden deutlich reduziert. Genau 24 Prozent beträgt die Reduktion der Kohlendioxid- Emissionen gegenüber einem vergleichbaren Benziner.

Im Vergleich zu einem dieselbetriebenen Fahrzeug ist der Kohlendioxid-Ausstoß um 19 Prozent reduziert, im Gegensatz dazu gibt es aber auch keinerlei Ruß- oder Partikelemissionen, die für verschiedene Atemwegserkrankungen verantwortlich gemacht werden. Mit der Entwicklung des hier vorgestellten Zafira hat Opel bewiesen, dass Erdgasfahrzeuge den flüssigkraftstoffbetriebenen Autos in Bezug auf Komfort und Funktionalität völlig gleichwertig sind, dafür aber noch einen deutlichen Beitrag zur Verringerung der verkehrsbedingten Umweltbelastungen liefern.

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Preisträger 8

Sonderpreis Erdgasfahrzeuge für umweltschonende Antriebstechnik und Mobilität Eberswalde hat höchste Dichte an Erdgasfahrzeugen


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Preisträger 9

Sonderpreis Erdgasfahrzeuge für umweltschonende Antriebstechnik und Mobilität Vermarktungsinitiative zur Verbreitung von Erdgas-Kfz im Raum Hamburg


Auszeichnung
Dotierung: EUR 4.000

Im Rahmen des Sonderpreises „Erdgasfahrzeuge für umweltschonende Antriebstechnik und Mobilität“, den die ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. gemeinsam mit dem ADAC Allgemeiner Deutscher Automobilclub e.V. ausgelobt hat, erhielt das Projekt „Vermarktungsinitiative zur Verbreitung von Erdgas- Kfz im Wirtschaftsraum Hamburg“ eine Auszeichnung. Die mit einem Geldpreis von 4.000 Euro dotierte Ehrung wurde im Rahmen einer Festveranstaltung am 26. August 2002 im Haus der Deutschen Wirtschaft in Berlin dem Vorsitzenden der Geschäftsführung von HEIN GAS Hamburger Gaswerke GmbH, Ulrich Hartmann, überreicht

Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, den Anteil des Erdgases als Fahrzeug-Treibstoff im Wirtschaftsraum Hamburg in den nächsten acht Jahren auf 2,5 Prozent des gesamten Kraftstoffverbrauchs zu steigern. Dieser Wert entspricht einer Anzahl von etwa 18.000 erdgasbetriebenen Pkw beziehungsweise Nutzfahrzeugen. Ausgangspunkt für die Vermarktungsinitiative war eine 1999 von der Geschäftsführung initiierte Marktstudie. Mit der Bündelung der Etatmittel und des fachspezifischen Personals wurden die Voraussetzungen geschaffen, Marketing, Presse, Vertrieb und Technik interdisziplinär zu verbinden und öffentlichkeitsrelevante Maßnahmen zu entwickeln. Die Ansprache richtet sich sowohl an Gewerbekunden, vor allem solche mit größerem Fuhrpark, als auch an Privatkunden, die ihre Fahrzeuge vorwiegend im Hamburger Raum nutzen. Eine weitere Zielgruppe bilden die Automobilhändler.

Die Marketing- und PR-Strategie bestand im Kern darin, alle für eine erfolgreiche Aktion wichtigen Partner – Automobil- und Mineralölindustrie, Kunden sowie Medien – einzubinden und deren Zusammenarbeit zu koordinieren. Im Fokus standen dabei nur die ab Werk serienmäßig mit Erdgas betriebenen Pkw und leichte Nutzfahrzeuge.

Ein High-Light der Initiative war die „Einführung“ der Tankkarte und damit die Aktion „365 Tage kostenlos tanken“. Damit bot HEIN GAS – nach Wissen der ASUE – als erster Gasversorger in Deutschland dem Käufer eines seriell gefertigten Erdgasfahrzeuges ein bei jedem Tankvorgang direkt erlebbares Benefiz an. Diese Idee ersetzte die bis dahin üblichen Zuschüsse zum Fahrzeugkauf und erzielte wegen der ständig steigenden Benzinpreise eine hohe Öffentlichkeitswirkung. Hierzu wurden verschiedene spektakuläre Maßnahmen durchgeführt, die vor allem auf die Multiplikation durch die Medien zielten.

So konnte schon nach nicht einmal einem Jahr in einer Kundenbefragung festgestellt werden, dass in sehr kurzer Zeit ein hoher Bekanntheitsgrad für Erdgas als Kraftstoff erreicht wurde. Dabei erinnerten sich die Befragten vor allem daran, dass Erdgas weniger als die Hälfte von Benzin kostet, erheblich weniger Schadstoffe emittiert und serielle Neuwagen keine nennenswerten Einbußen im Komfort haben – und man bei HEIN GAS auch noch ein Jahr kostenlos tanken kann. Konkret in Zahlen lässt sich der Erfolg der Vermarktungsinitiative unter anderem in 76 Fahrzeugen, die bereits in den ersten vier Monaten der im September 2000 begonnenen Initiative verkauft wurden, dokumentieren. Außerdem stieg der Gasabsatz an den Tankstellen im Hamburger Raum innerhalb eines Jahres von 150.000 kWh um mehr als das Dreifache auf über 450.000 kWh. Zum Jahresende 2001 fuhren auf Hamburgs Straßen mehr als 500 Erdgas betriebene PKW und Nutzfahrzeuge.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
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