Die Energie- und Mobilitätswende stellt für Deutschland und die Europäische Union eine erhebliche wirtschaftliche und technische Herausforderung dar. Der Ausstieg aus Kernenergie und Kohleverstromung bei gleichzeitig steigender Stromnachfrage, getragen vor allem durch E-Mobilität und „Power-to-Heat“-Lösungen, beeinflusst das Gleichgewicht zwischen Energiebedarf und Energieangebot. Die Erreichung der ambitionierten Umweltziele und die Garantie einer hohen Energieversorgungssicherheit müssen parallel und zeitgleich sichergestellt werden. Dafür bietet der Markt für Energie- und Gebäudetechnik zukunftsorientierte Lösungen an, wie das folgende Anwendungsbeispiel zeigt.

Mit dem Markthochlauf der E-Mobilität entstehen sowohl teure Leistungsspitzen als auch Engpässe im Strommarkt. Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), kombiniert mit Hochleistungsbatterien, hat dabei ein erhebliches Potential für eine gesellschaftlich akzeptierte und finanzierbare Energie- und Mobilitätswende sowie eine nachhaltige Energieversorgung. Die dezentrale Energieversorgung mit regenerativen Energien und vor allem das netzdienliche Zusammenspiel von Blockheizkraftwerken (BHKW), Wärmepumpen und Batterien sind dabei wesentliche Erfolgsfaktoren. Die Marke Newtron des KWK-Spezialisten Wolf Power Systems bietet hier einen vielversprechenden Ansatz für Anwendungen zum Beispiel in der Industrie, im verarbeitenden Gewerbe, in Hotels, Krankenhäusern und der Wohnungswirtschaft.

„Die Newtron-Lösungen werden zunehmend als Quartierslösungen dezentral den Autarkiegrad erhöhen und somit einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung der Energienetze leisten“, betont Rainer Szieleit, Vertriebsleiter bei Wolf Power Systems. Wolf Power Systems, Teil des Konzerns Centrotec Sustainable, stehe für über 35 Jahre BHKW-Erfahrung aus weltweit über 2.300 Projekten – mit den namhaften Marken Dreyer & Bosse (Biogas-BHKW) und Kuntschar + Schlüter (Klärgas-BHKW).

Das Programm für KWK-Lösungen reiche aktuell bei Erdgas und Biogas von 50 bis 2.000 kW elektrischer Leistung, bei Flüssiggas von 50 bis 105 kW elektrischer Leistung und bei Klärgas von 30 bis 2.000 kW elektrischer Leistung.

Wie das in der Praxis konkret aussehen kann, zeigt ein spannendes Referenzbeispiel: Im Zuge eines Erweiterungsbaus beabsichtigt ein Industrieunternehmen an seinem Standort die Errichtung von zwölf Normalladepunkten für den Eigenbedarf sowie mehreren öffentlich-zugänglichen Schnellladepunkten mit einer Ladeleistung von jeweils bis zu 150 kW. Neben der Versorgung der Ladepunkte mit Strom bestand die ursprüngliche Projektanfrage an das Newtron-Team in der Konzeptionierung einer Netzersatzanlage als Kombination aus einem BHKW und Batteriespeichersystemen, um die Sprinkleranlage des Erweiterungsbaus mit Notstrom zu versorgen, sowie der Nutzung der Abwärme und des erzeugten Stroms im Normalbetrieb.

Das Ziel: Dezentral-dekarbonisierte, sichere Energieversorgung

„Im ersten Schritt wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Industriebetrieb die thermischen und elektri-schen Verbraucher analysiert sowie ein Elektromobilitätskonzept entwickelt, um den zusätzlichen Lade-strombedarf für den Eigenverbrauch sowie die öffentliche Vermarktung zu ermitteln“, erklärt Szieleit. Ba-sierend auf dem Ergebnis der detaillierten Verbrauchsdatenermittlung und des Mobilitätskonzepts wurde im Anschluss eine standortspezifische, hybride Energieversorgung mit passender Ausstattung, vor allem hinsichtlich der Ladeinfrastruktur, modelliert und konfiguriert. „Eine besondere technische Herausforderung im Kundenprojekt bestand in der nicht ausreichenden Leistung des Netzanschlusses, verursacht durch den neuen Bedarf von Ladestrom für die E-Mobilität“, hebt Rainer Szieleit hervor und ergänzt: „Das Modellierungsergebnis hat gezeigt, dass der Netzausbau durch einen elektrischen Pufferspeicher mit Hochleistungsmodulen vermieden werden kann. Der erforderliche Ladestrom wird teilweise von einer eigenen Photovoltaikanlage, die sich auf dem Ladeüberstand befindet, und teilweise aus dem öffentlichen Netz bezogen.“

Außerdem hat die Standortanalyse der thermischen und elektrischen Verbraucher gezeigt, dass die Erweiterung des Newtron-Hybridkraftwerks durch ein Erdgas-BHKW, mit einer elektrischen Leistung von etwa 50 kW und einer thermischen Leistung von etwa 70 kW, betriebswirtschaftlich sinnvoll ist. Der durch das BHKW erzeugte Strom wird bilanziell als Autarkiegraderhöhung genutzt. Die Abwärme des BHKW wird genutzt, um eine Niedertemperatursenke im Industriebetrieb mit Prozesswärme zu versorgen. Das System ist vorbereitet für eine zukünftige Erweiterung durch eine AC- und DC-Photovoltaikanlage, weitere KWK-Komponenten oder Ladestationen für die Elektromobilität. Der Batteriespeicher wird zusätzlich zur Lastspitzenkappung und Bereitstellung von Regelleistung zur Netzstabilisierung verwendet. Die Batteriemodule sind durch die Fähigkeit einer schnellen Ladung oder Entladung charakterisiert, um jederzeit eine dynamische Stromversorgung zu ermöglichen. Ein ausgeklügeltes Hybridmanagementsystem ermöglicht das intelligente Energie- und Lastmanagement sowie die Steuerung, Visualisierung und Protokollierung des Energieflusses.

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