Tri-Generation statt Co-Generation

Neues Kopplungskonzept für Wärme, Strom und Zweifach-Kälte

Das "TrigenerationPLUS"-System soll die Kälteenergiequelle LNG kommerziell nutzbar machen. Wie das gelingt, zeigt ein Tiefkühlkost-Vertrieb in Sachsen.

Eine Drei aus einer Metallkette vor einem orangen Hintergrund.
Quelle: Miguel Á. Padriñán / https://www.pexels.com
Eine bislang ungenutzte Chancen für eine umweltentlastende und ökonomisch solide Energieproduktion: Die parallele Erzeugung von Wärme, Strom und (Tieftemperatur-)Kälte im Anlagenbetrieb.

Progressive Energietechnik und intelligente Versorgungskonzepte finden in Industrie und Gewerbe ein breites potentielles Einsatzfeld. Nach umfangreichen Forschungsarbeiten geht in Mittelsachsen nun erstmalig eine weiterentwickelte Hocheffizienzanlage zur parallelen Erzeugung von Wärme, Strom und (Tieftemperatur-)Kälte in Betrieb. Der Verbund von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-Technologie (KWKK) und LNG-Kälterecycling zeigt bislang ungenutzte Chancen für eine umweltentlastende und ökonomisch solide Energieproduktion auf.

Die Niederlassung eines etablierten Tiefkühlkost-Vertriebs im sächsischen Döbeln zählt damit zu den aktuellen Innovationsstandorten im Bereich dezentrale Energieversorgung. Das Unternehmen ist der erste gewerbliche Abnehmer eines neu konzeptionierten Energieversorgungsystems, das die Effektivität des Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-Prinzips (KWKK) und das besondere thermische Potential von Flüssigerdgas (LNG – Liquefied Natural Gas) in einem hocheffizienten Anlagenbetrieb zusammenführt.

Entwickelt wurde das sogenannte "TrigenerationPLUS"-System mit dem Ziel, die künstliche Kälteerzeugung ökologisch wie wirtschaftlich neu auszurichten und dafür die bis dahin unerschlossene Kälteenergiequelle LNG kommerziell nutzbar zu machen. In Zusammenarbeit mit Experten aus Wissenschaft und Industrie entwarf der Kältetechnik-Spezialist Eco ice Kälte GmbH das technologische Konzept, das auf Grundlage speziell gefertigter Systemkomponenten und einer intelligenten Regelungstechnik von Yados umgesetzt wurde. Bereits auf dem Prüfstand einer Prototyp-Anlage in Borna bestätigten sich Leistungsfähigkeit und Effizienzgrad des zweigliedrigen Technologie-Verbunds, der einen deutlich optimierten Primärenergieverbrauch und signifikant gesenkte CO2-Emissionswerte aufwies.

Ob für die Raumklimatisierung, Lager- oder Prozesskühlung: Die Bereitstellung von Kälte zählt zu den teuersten und zugleich umweltbelastenden energetischen Verfahren in Industrie, Gewerbe und im Privatsektor. Vor diesem Hintergrund ist der Einsatz von Flüssigerdgas zur Kältegewinnung in doppelter Weise effektiv, da das komprimierte und auf -162 °C abgekühlte LNG bei seiner Regasifizierung ein extrem hohes Kältepotential ganz nebenbei als thermisches Abfallprodukt freisetzt. Dieser Prozess erfolgt vollständig ohne Ausstoß von Kohlendioxid und benötigt keine zusätzliche Antriebsenergie.

Eine Technologie "state of the art"

Anwendungsbereiche, in welchen Erdgas als Primärbrennstoff genutzt werden kann und wo gleichzeitig ein Bedarf an Kälte vorliegt, bringen besonders günstige Voraussetzungen für eine LNG-basierte Versorgungslösung mit. Dabei eröffnen sich dem derzeit schnell wachsenden LNG-Markt aussichtsreiche Absatzfelder insbesondere in infrastrukturschwachen Gebieten mit fehlender Gasnetzanbindung. Speicherung, Umwandlung und Verteilung von Flüssigerdgas können hier – wie im Fall des mittelsächsischen Tiefkühlkost-Vertriebs – mittels einer Satellitenanlage direkt am Abnahmeort durchgeführt werden.

Außenansicht der Energiezentralen des Tiefkühlkost-Vertriebs in Döbeln.
Quelle: Yados GmbH/Eco ice Kälte GmbH
Außenansicht der Energiezentralen des Tiefkühlkost-Vertriebs im sächsischen Döbeln. Yados entwickelte und konfektionierte zwei identische Anlagen in einer flexibel erweiterbaren Containerausführung.

Der dafür in Döbeln verbaute Außentank besteht aus einem 60 m³ fassenden LNG-Isolierspeicher, in dem das Flüssigerdgas bei einer Temperatur von -149 °C mit 2,5 bar Kompressionsdruck lagert und sich im weiteren Verfahren durch Rückumwandlung in den gasförmigen Aggregatzustand nutzbar machen lässt. Dieser Vorgang erfolgt unter Einsatz einer hochentwickelten energietechnischen Komponente: einem patentierten Wärmeübertrager mit Verdampfer, der das tiefkalte LNG durch Wärmezufuhr rückvergast und die dabei freigesetzte Kälte an ein Überträgermedium abgibt.

Auf diese Weise können Temperaturen von -45 °C gezielt in die energetische Infrastruktur des Standortes eingespeist und dort an die gewählten Abnahmepunkte, etwa das Tiefkühlhaus, geleitet werden. Der Prozess des Kältetransports wiederholt sich im Zirkulationsprinzip: Das Übertragerfluid gelangt über den Rücklauf erneut in den Wärmeübertrager, um wiederum Kälte aus dem Regasifizierungsprozess auf­zunehmen bzw. Wärme abzugeben.

Montag, 07.01.2019

Autoren dieses Artikels

Silvio Müller
Leiter Projektmanagement Energiesysteme, Yados GmbH
Silvio Knorr
Projektingenieur, Eco ice Kälte GmbH