Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der technischen Auslegung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Block-Heizkraftwerk-Anlagen (BHKW).
Die steigenden Pro-Bett-Kosten, der Anstieg der allgemeinen Betriebskosten im medizinischen Bereich und der wachsende Kostendruck im Gesundheitswesen zwingen Krankenhausverwaltungen heute und in Zukunft zur Ausnutzung aller Möglichkeiten der Kostensenkung, auch im Bereich der Energieversorgung. Dabei existieren in vielen Krankenhäusern noch veraltete und sanierungsbedürftige Kesselanlagen, die durch wirtschaftliche und energieoptimierte Aggregate substituiert werden könnten. In diesem Zusammenhang stellt die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ein wirkungsvolles Element der energetischen Optimierung dar. Kraft-Wärme-Kopplung bedeutet die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in mechanische oder elektrische Energie und Nutzwärme in einem gekoppelten Prozess. Insbesondere Block-Heizkraftwerk-Anlagen (BHKW) gelten dabei als eine höchst effiziente und ausgereifte KWK-Technik. Krankenhäuser sind Energieganzjahresverbraucher und bieten sich aufgrund ihres relativ hohen und konstanten Wärme- und Strombedarfs für den Einsatz eines BHKW sehr an.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Block-Heizkraftwerk-Anlage (BHKW)
2.1 BHKW-Arten
2.1.1 Klein-BHKW
2.1.2 Kompakt-BHKW
2.1.3 Groß-BHKW
2.2 Aufbau, Funktionsweise und technische Überlegungen zur Auswahl von BHKW
2.2.1 Brennstoffe
2.2.2 Motorische Antriebe
2.2.3 Wärmeauskopplung
2.2.4 Generator
2.2.5 Spitzenkessel
2.2.6 Pufferspeicher
2.2.7 Wärme- oder stromorientierte Auslegung
2.2.8 Laufzeit und Lebensdauer
2.2.9 Mehrmodultechnik
2.3 Energieeinsatz und Emissionen
2.3.1 Energieeinsparung, Brennstoffwahl und Schadstoffemissionen
2.3.2 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) und TA Luft
2.3.3 Lärmemissionen
2.3.4 TA Lärm
2.4 Weitere Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologien
2.4.1 Dampfturbinen-Heizkraftwerk (DT)
2.4.2 Gasturbinen-Heizkraftwerk (GT)
2.4.3 Gas- und Dampfturbinen-Heizkraftwerk (GuD)
2.4.4 Brennstoffzelle
2.4.5 Stirlingmotor
3 Schlusswort
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die technischen Möglichkeiten und die Wirtschaftlichkeit von Block-Heizkraftwerk-Anlagen (BHKW), insbesondere vor dem Hintergrund steigender Betriebskosten im Gesundheitswesen und der Notwendigkeit zur energetischen Optimierung. Das primäre Ziel ist es, den Nutzen von Kraft-Wärme-Kopplung zur Kosten- und CO2-Reduktion in Krankenhäusern aufzuzeigen.
- Technische Auslegung von BHKW-Anlagen
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Energieversorgung
- Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) als Effizienzstrategie
- Umweltvorteile durch Emissionsminderung
- Alternative KWK-Technologien
Auszug aus dem Buch
2.2 Aufbau, Funktionsweise und technische Überlegungen zur Auswahl von BHKW
Grundsätzlich funktioniert ein BHKW wie folgt: Ein Verbrennungsmotor treibt einen Generator an und stellt dem Verbraucher dadurch elektrischen Strom zur Verfügung oder der elektrischer Strom wird in ein Stromnetz eingespeist. Gegebenfalls kann der Motor auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der Drucklufterzeugung) antreiben. Die Abwärme, welche im Motorblock anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die im Abgas enthaltene Wärmeenergie wird gegebenenfalls zur Dampferzeugung (Prozesswärme) und/oder mittels Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung ausgenutzt. Der Aufbau eines BHKW ist in Abbildung 11 schematisch dargestellt.
Ein BHKW besteht im Kern aus einer oder mehreren Motor-Generator-Modulen, von denen Wärme und Strom immer gleichzeitig produziert werden. Hinzu kommt in der Regel eine Spitzenlast Kesselanlage, die Anbindung an ein Stromnetz und gegebenenfalls die Einrichtung eines Pufferspeichers. Dieser dient als Wärmepuffer zwischen dem Zeitpunkt der Erzeugung und der Nutzung der Wärme. Verschiedene Wärmetauscher koppeln die Nutzwärme aus dem System aus. Weiterhin gehören zur Infrastruktur eines BHKW diverse elektrische Schalt- und Steuereinrichtungen zur Stromverteilung bzw. zum Kraftmaschinenmanagement sowie hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung, wie Pumpen, Ventile etc.13.
Nachfolgend werden einige wichtige technische Details beim Aufbau erörtert, sowie auf technische Überlegungen, die bei der Auswahl eines BHKW entscheidend sind, näher eingegangen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit thematisiert die technische und wirtschaftliche Auslegung von BHKW-Anlagen zur Kostensenkung in Krankenhäusern und zur Reduktion von Treibhausgasen.
2 Block-Heizkraftwerk-Anlage (BHKW): Dieses Kapitel erläutert die verschiedenen BHKW-Arten, den technischen Aufbau, die Funktionsweise der motorischen Antriebe und die Bedeutung von Energieeffizienz und Emissionsvorgaben.
3 Schlusswort: Das Fazit unterstreicht die Rolle von BHKW als ausgereifte und wirtschaftlich sinnvolle Ergänzung zur Energieversorgung zur Schonung von Ressourcen.
Schlüsselwörter
Block-Heizkraftwerk, BHKW, Kraft-Wärme-Kopplung, KWK, Energieeffizienz, Stromerzeugung, Wärmeerzeugung, Krankenhäuser, Wirtschaftlichkeit, CO2-Reduktion, Brennstoffe, Emissionen, Motortechnik, Umweltschutz, Energieeinsparung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert den Einsatz, die technische Auslegung und die wirtschaftliche Rentabilität von Block-Heizkraftwerk-Anlagen (BHKW), insbesondere für den Einsatz in Krankenhäusern.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind technische Grundlagen von KWK-Anlagen, Emissionsschutz, Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen im Gesundheitssektor und ein Vergleich mit alternativen Technologien.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie durch BHKW-Anlagen Betriebskosten gesenkt und der ökologische Fußabdruck durch verminderte CO2-Emissionen verbessert werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden technische Funktionsweisen, thermodynamische Zusammenhänge, gesetzliche Rahmenbedingungen und eine wirtschaftliche Analyse zur Amortisation auf Basis von Kenndaten dargestellt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil vertieft das Verständnis über BHKW-Typen, Komponenten wie Generatoren und Speicher, Betriebsstrategien, Schadstoffemissionen sowie alternative Technologien wie Brennstoffzellen und Stirlingmotoren.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Block-Heizkraftwerk, KWK, Energieeffizienz, CO2-Emissionen, Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung charakterisiert.
Warum sind Krankenhäuser besonders geeignete Einsatzorte für BHKW?
Krankenhäuser sind Energieganzjahresverbraucher mit einem relativ hohen und konstanten Wärme- und Strombedarf, was den effizienten Dauerbetrieb eines BHKW begünstigt.
Welchen Einfluss haben gesetzliche Vorgaben wie die TA Luft auf BHKW?
Die TA Luft definiert strenge Grenzwerte für Abgasemissionen, die bei der Planung und Baugenehmigung von BHKW-Anlagen zwingend berücksichtigt und eingehalten werden müssen.
- Quote paper
- Dipl.-Wirtschaftsingenieur Martin Weiss (Author), 2005, Aufbau, Funktion und Energieeffizienz von Block-Heizkraftwerk-Anlagen (BHKW), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/278864
