Micro-TRIGENERATION: Ökonomische und ökologische Micro-TRIGENERATION basierend auf der neuen Schukey-Technologie

01.10.2013 bis 31.03.2016

Vorrangiges Ziel des EU-Projekts „Micro-TRIGENERATION“ ist die Entwicklung und Anwendung einer kompakten Test-Kombianlage für die Produktion von Strom, Wärme und Kälte im kleineren Leistungsbereich. Über das internationale Konsortium, bestehend aus 2 Forschungseinrichtungen und 4 Klein- und Mittelbetrieben, soll die Schukey-Technologie in den nächsten 30 Monaten zur Marktreife gebracht werden.

In diesem Projekt mit einem Volumen von ca. 1,5 Mio EUR, dass durch die Europäische Kommission im Ausmaß von 1,1 Mio EUR gefördert wird, soll eine neue Technologie für die kostengünstige Bereitstellung von Wärme, Kälte und Strom im unteren Leistungsbereich (von einigen kW bis zu max. 100 kW) entwickelt werden. Diese neue Technologie basiert auf einer Mikro-KraftWärmeKälteKopplung (KWKK), hat einen geringen Wartungsaufwand, ist benutzerfreundlich, kostengünstig und kann einfach in bestehende Heizungen (wie in Haushalten oder Betrieben) nachgerüstet werden (z. B. zur Abwärmenutzung aus Blockheizkraftwerken). Wesentlich ist, dass es sich dabei nicht nur um Laborversuche, sondern auch um einen Testbetrieb im vorgesehenen Einsatzbereich handelt. Dadurch sollen wichtige Erkenntnisse und realistische Lösungsansätze erarbeitet werden, um die Schukey-Maschine auch in anderen Energiesystemen wirtschaftlich integrieren zu können.

Das Konsortium hat sich mit einem innovativen und ambitionierten Projekt unter 357 eingereichten Projektanträgen durchgesetzt. Es soll eine einfache, standardisierbare, wirtschaftliche und praxisgerechte Lösung adressiert werden. Für einen Schukey-Motor sollen für einen Leistungsbereich von 2,5 – 5 kWel reine Motorherstellkosten zwischen 300 bis 500 EUR erzielt werden. Kurzfristig sollen spezifische Stromgestehungskosten im Bereich der Netzparität erreicht werden (langfristig sollen diese darunter liegen). Nutzkälte soll um ca. 0,15 EUR/kWh bereitgestellt werden.

Ausgangssituation

Technologien für den Niedrigtemperatur-Wärmebereich (z. B. zur direkten Nutzung der Sonnenenergie) zur kombinierten Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte stehen im Kontrast zu jenen im hohen Leistungsbereich (mehr als 1 MW) in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Rahmenbedingungen und Endanwender / Markt. Derzeit ist im kleinen Leistungsbereich keine KWKK-Technologie wirtschaftlich verfügbar. Bislang eingesetzte Technologien arbeiten zusätzlich sehr oft nicht auf Basis erneuerbarer Energieträger. Somit besteht ein Bedarf an neuen Produkten für den unteren Leistungsbereich. Der neue Schukey-Motor vereint alle erforderlichen Attribute.

Der Schukey-Motor zeigt ein geniales Konzept ("Universalität als Konzept") und arbeitet mit Dampf bei einer Temperatur von 120 °C und 1,1 bar. Die Kühlung erfolgt direkt durch Luft. In Mitteleuropa können bei einem Einsatz von 40 m² CPC-Kollektoren ca. 5 kWel und 20 kWth gewonnen werden. Ein Haushalt kann ¾ des jährlichen Wärmebedarfs (ca. 27 MWh) und Strombedarf (ca. 4 MWh) mit dieser Kombination decken.

Die Nutzung im kleineren Leistungsbereich, insbesondere in Kombination mit schwankender Solar- oder Abwärme ist neu und noch nicht getestet. Um die Schukey-Technologie zu einer kompakten Mikro-KWKK-Anlage zu entwickeln, erfordert es F&E-Arbeiten im Bereich der Technologieoptimierung und Integration in das übergelagerte System.

Problematik

Die Nutzung im kleineren Leistungsbereich (zB kleine Unternehmen oder Haushalte), insbesondere in Kombination mit schwankender Solar- oder Abwärme ist neu und noch nicht getestet. Um die Schukey-Technologie zu einem Mikro-Blockheizkraftwerk mit dem beabsichtigten, kompakten Design zu entwickeln, sind umfassende F & E-Arbeiten erforderlich:

  • Getriebekomprimierung
  • Masse-Reduktion (Rotoren & Gehäuse)
  • Abstimmung der Druck-Volumen-Temperatursteuerung auf die optimalen Expansionsverhältnis des Einsatzbereiches
  • Schaffung eines dichten Systems trotz kleinerer Leistung (max. 3 % Masseverlust)
  • Integration in das übergeordnete Energiesystem bzw. Stromnetz

Ziele

  • Vorrangiges Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Testanwendung einer sehr kompakten Kombinationsanlage (10 kg Motorgewicht für 5 kWel) zur gemeinsamen Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte im kleineren Leistungsbereich unter Verwendung der Schukey-Technologie – kurz „Mikro-KWKK“.
  • Es soll eine einfache, standardisierbare, wirtschaftliche und praxisgerechte Lösung adressiert werden (für einen Schukey-Motor sollen für einen Leistungsbereich von 2,5 – 5 kWel reine Motorherstellkosten zwischen 300 bis 500 EUR erzielt werden).
  • Das Projekt soll darauf abzielen, dass kurzfristig spezifische Stromgestehungskosten im Bereich der Netzparität erzielt werden (langfristig sollen diese darunter liegen). Nutzkälte soll um ca. 0,15 EUR/kWh bereitgestellt werden (konventionelle Klimaanlagen: 0,12 EUR/kWh).
  • Schließlich sollen auch Handlungsempfehlungen über Weiterentwicklungs-und Verbesserungsmöglichkeiten, Barrieren sowie Probleme abgeleitet werden.

 

 

Projektpartner

  • Hochschule Hannover
  • THERMODYNA Maschinen- und Anlagen GmbH
  • Lokale Energieagentur – LEA GmbH
  • Energy Changes s.r.o


Die Forschungsarbeiten werden gemäß der Finanzhilfevereinbarung Nr. [606108] im Zuge des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (RP7/2007-2013) gefördert.