Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung

Kapitel 4
Im Molkereisektor gilt die KWK als günstige Alternative, da für die Verdampfungs-/Trocknungsschritte sowohl
Strom als auch thermische Wärme in großen Mengen benötigt wird. So ist die KWK beispielsweise bei der
Trocknung von Molke und Milch weit verbreitet, wo hohe Dampftemperaturen und -drücke erforderlich sind,
z. B. 220 - 240 °C und 32 – 34 bar. Auch Verluste im Leitungssystem müssen berücksichtigt werden, sodass der
erzeugte Dampf einen Druck von mindestens 40 bar haben muss. Dabei wird die KWK auf Grundlage einer
Gegendruckdampfturbine verwendet. Bei dieser Art von KWK-Anlage erzeugt der Dampfdruckunterschied in
der Gegendruckdampfturbine die mechanische Energie für den Antrieb eines Stromgenerators. Vor der Molke-
und Milchtrocknung werden geringere Dampftemperaturen und -drücke benötigt. Dieser Niederdruckdampf
kann entweder durch eine Dampfdruckreduzierung mittels Drosselventilen oder durch eine KWK auf Grundlage
einer Gegendruckdampfturbine erzeugt werden. Die KWK-Variante ist energieeffizienter, da bei der
Dampfdruckreduktion mittels Drosselventilen Energie „vernichtet“ wird.
Wenn in der Molkerei keine Trocknung stattfindet und die erforderlichen Dampftemperaturen und -drücke
erheblich geringer sind, ist die Gegendruckdampfturbine nicht sinnvoll, da die Dampfdrucksäule zu klein ist,
was zu einer geringen Effizienz führt. In solchen Fällen sollen Blockheizkraftwerke mit Gas- oder
Dieselmotoren oder KWK-Anlagen mit Gasturbinen und nachgeschalteten Abwärmekesseln besser geeignet
sein. Abbildung 4.18 zeigt Sankey-Diagramme, in denen die Energieeffizienz einer konventionell betriebenen
Gasturbine mit Generator und einer KWK-Anlage in einer Molkerei verglichen wird.
Konventionell betriebene Anlagengasturbine
mit Generatorkessel
mit Frischluftbetrieb
Elektrische
Energie
Benötigte Brennstoffmenge 131,4 %
9,1 %
Gasturbine
92,3 %
39,1 % Dampfkessel
Abgasverlust
und andere
Verluste
30 %
Verfügbare
Wärme
Abgasverlust
und andere
Verluste
Kombianlage mit Abwärmekessel und
Wärmeregeneration (Vorwärmer)
Elektrische
Energie
Benötigte Brennstoffmenge 100 %
Gasturbine
60,9 %
39,1 % Dampfkessel
Verfügbare
Wärme
Abgasverlust
und andere
Verluste
81,7 % 10,6 % 9,1 % 81,7 % 9,2 %
Abbildung 4.18: Vergleich der Energieeffizienz eines konventionellen Gasturbinengenerators und einer KWK-
Anlage
In einer Beispielbrauerei erzeugt eine KWK-Anlage Strom mit einem 4.000-kWe-Gasturbinengenerator. Aus
dem Turbinenabgas wird mit einem Abgaskessel, der eine Leistung von 11 t/Std. hat, Hochdruckdampf mit
einem Druck von 1,5 MPa erzeugt. Dieser Dampf verbindet sich mit dem Hochdruckdampf der bestehenden
Kessel und trägt zum Betrieb einer von einer Gegendruckdampfturbine angetriebenen Kühlmaschine mit einer
Kapazität von 734 kWth bei. Abdampf von der Gegendruckturbine mit einem auf 0,6 MPa abgesenkten Druck
wird als Wärmequelle für den Betrieb einer Ammoniakabsorptionskühlmaschine mit einer Kapazität von
1,93 kWth benutzt, die ein Sekundärkältemittel, z. B. Lake, zur Kühlung von Bier liefert. Das System nutzt also
kaskadisch die Dampfenergie und senkt den Strombedarf der Brauerei insgesamt um 820 kW, wobei 220 kW
auf den dampfturbinengetriebenen Motor und 600 kW auf das Ammoniakabsorptionskühlgerät entfallen. Wenn
der Prozess chargenweise durchgeführt wird, bleibt der Dampfbedarf nicht konstant. Wenn in einem solchen
306 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL