Tri-Generation statt Co-Generation

Eine Energiezentrale.
Quelle: Yados GmbH/Eco ice Kälte GmbH
Die im Container verbauten Energiezentralen beinhalten jeweils ein BHKW-Modul, eine Absorptionskältemaschine, eine CO2-Verdichter-Kaskade (Tiefkühlkaskade) sowie die Leit- und Steuerungstechnik "Yado|LINK", die zur Überwachung aller Systemprozesse – von der Erzeugung über die Verteilung bis zur Abnahme – eingesetzt werden kann.

Prozesswärme effektiv nutzen

Anders als in bisher gängigen LNG-Anwendungen erfolgt die Regasifizierung im "TrigenerationPLUS"-System nicht allein mit dem Ziel, Kraftstoff für zumeist konventionelle Verbrennungsverfahren zu gewinnen. Durch den funktionalen Zusammenschluss mit einer leistungsoptimierten KWKK-Anlage kann vielmehr das Effizienzpotential des Primärenergieträgers Erdgas maximal ausgeschöpft werden: durch vierfache Nutzung zur Produktion von Wärme, Kälte und Strom sowie zur Kälterückgewinnung aus LNG.

Das duale Energieerzeugungskonzept wird baulich in zwei zentralen technologischen Einheiten realisiert. Die LNG-Kälterecyclinganlage arbeitet im Verbund mit einer KWKK-Energiezentrale, die als Redundanzsystem in doppelter nahezu identischer Ausführung von Eco ice geplant und von Yados gefertigt wurde. Die funktionale Kernkomponente der Zentrale bildet ein 50-kWel-Blockheizkraftwerk (BHKW), das zur Produktion von elektrischem Strom regasifiziertes LNG verbrennt und dabei eine Abwärmeleistung von 81 kW produziert.

Diese Prozesswärme dient in einem weiteren Schritt als Antriebsenergie für eine Absorptionskältemaschine (AKM), die auf Basis eines Ammoniak-Wasser-Kältemittels vollständig chemikalienfrei arbeitet. Mit einem Treibhaus- und Ozonabbaupotential von jeweils null (sprich: 0 GWP bzw. 0 ODP) stellt das Funktionsprinzip einer solchen Diffusions-AKM nicht nur eine wirtschaftlich, sondern auch ökologisch wirksame Alternative zur nach wie vor dominierenden, kostenintensiven Kompressionstechnik dar. Der Tiefkühlkost-Vertrieb kann den Einsatz von Kompressionskälte dadurch auf besondere Bedarfsfälle begrenzen, etwa zur Spitzlastabdeckung oder zur Ausfallsicherung. Der hierfür benötigte Strom wird dabei durch das BHKW bereitgestellt.

Spezialtank zur Lagerung von tiefkaltem LNG.
Quelle: Yados GmbH/Eco ice Kälte GmbH
Hochgesicherte Kältequelle: der Spezialtank zur Lagerung von tiefkaltem LNG ist vakuumisoliert und verfügt über eine Doppelwandausführung. Auf diese Weise wird einem sogenannten "Boil-off"-Prozess vorgebeugt, bei dem bereits eine geringe Wärmezufuhr zur Verdampfung und damit zu einer unerwünschten Regasifizierung innerhalb des Tanks führt.

Temperaturen, die weit unter -6 °C liegen, generiert die Verbundanlage durch Zuschaltung einer Tiefkühlkaskade mit einem speziellen CO2-Kälteverdichter: Ihr thermischer Output liegt bei 20,4 kW und sichert ein konstantes Frostniveau zwischen -28 und -31 °C.

Der Effizienzgrad des KWKK-Prozesses lässt sich durch Nutzung eines weiteren thermischen Abfallprodukts – der AKM-Abwärme – zusätzlich erhöhen. In der Energiezentrale wird die Außenluft für den BHKW-Betrieb durch diese Abwärme vortemperiert. Auf diese Weise können insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen im Winter energetisch wertvolle Einsparungen erzielt werden. Darüber hinaus ist die Abwärme zwischen 20 und 30 °C sinnvoll für Abtaumaßnahmen oder auch zur Lagerbeheizung (hier: Trockenlager) einsetzbar.

Neue Perspektiven für ein breites Anwendungsfeld

Mit "TrigenerationPLUS" verfügt der Tiefkühlkost-Vertriebsstandort aktuell über eine der fortschrittlichsten Lösungen für die kombinierte dezentrale Kälteerzeugung. Die erfolgreiche Umsetzung und Inbetriebnahme des Gesamtsystems besitzt eine Leuchtturmfunktion für Betriebe unterschiedlichster Branchenzugehörigkeit: Lebensmittelindustrie (Bäckereien, Fleischereien) und Landwirtschaft (Milchproduktion und -kühlung), Gastronomie und Hotel­gewerbe, Kunststoffindustrie, Chemieunternehmen und viele weitere sind prädestinierte Einsatzfelder für ein netzunabhängiges LNG-KWKK-System.

Fließschema des funktionalen Komponentenverbund in einem KWKK-plus Kälterecycling-System.
Quelle: Yados GmbH/Eco ice Kälte GmbH
Das vereinfachte Fließschema zeigt den funktionalen Komponentenverbund im KWKK-plus Kälterecycling-System.

Durch den energetisch neu aufgestellten Betrieb seines Tiefkühlhauses kann das Döbelner Unternehmen seinen Input von fossiler Primärenergie drastisch senken und erzielt eine Reduktion von rund 300 t Kohlendioxid im Jahr. 46 kg eingespartes CO2 pro Kubikmeter LNG entfallen dabei allein auf das LNG-Kälterecycling. Mit einer deutlich optimierten Wirtschaftlichkeits- und Ökobilanz zeigt das gewerbliche Pionierprojekt also neue Wege in die nachhaltige und kosteneffiziente Energieversorgung auf – mit der Perspektive, sich in den kommenden Jahren als ein zentraler technologischer Hebel für den Klimaschutz zu etablieren.

Montag, 07.01.2019

Autoren dieses Artikels

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