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E-quad Power Systems GmbHCapstone MicroTurbine

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Capstone MicroTurbine

Dipl. Ing. Wirt. Bernhard Peters

E-quad Power Systems GmbH52134 Herzogenrath

www.microturbine.de

Dezentrale Energie

Enschede, den 20. Mai 2010


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• Gründung im April 2004 als Spin-Off der Fachhochschule Aachen

• Deutschlandweiter Distributor und autorisierter Service-Provider für Capstone MicroTurbinen zur Kraft-Wärmekopplung im Erdgas und Heizölbereich

• Leistungen von EPS– Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zur KWK Technik– Anlagenprojektierung und Planung– Kundenspezifische Auslegung der Peripherie

• Schalt-/ Steuerschränke inkl. MSR• Wärmetauscher• Gasregelstrecken und – Verdichter

– Wartung und Service inkl. Vollwartungsverträge

EEEE----quad Power Systems (EPS)quad Power Systems (EPS)quad Power Systems (EPS)quad Power Systems (EPS)

Definition und Ursprung von Mikrogasturbinen (MGT)Definition und Ursprung von Mikrogasturbinen (MGT)Definition und Ursprung von Mikrogasturbinen (MGT)Definition und Ursprung von Mikrogasturbinen (MGT)

• Als Mikrogasturbinen werden im allgemeinen kleine schnell-laufende Gasturbinen bis zu einer elektr. Leistung von 250 kW bezeichnet. Es sind Einwellen-Turbinen mit einstufigem Radialverdichter sowie radialer Arbeitsturbine. Der Perma-nentmagnet des Generators ist ebenfalls fest auf dieser Welle aufgebracht.

• Die Grundentwicklung der Mikrogasturbine fand in den 90er Jahren durch Förderung mit Militärgeldern in den USA statt. Ursprüngliches Ziel war es, einen leicht portablen, effizien-ten und zuverlässigen Stromerzeuger zu entwickeln.


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Capstone Modelle und BrennstoffeCapstone Modelle und BrennstoffeCapstone Modelle und BrennstoffeCapstone Modelle und Brennstoffe

• C30

• C65

• C200 in Container Systemen bis 1MW

• Für die Brennstoffe:

– Erdgas / LPG

– Diesel /Kerosin Kerosin

– Biogas (aus Fermentation)

– Deponie/ Klärgas


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Mikrogasturbine Capstone 65/50 kWMikrogasturbine Capstone 65/50 kWMikrogasturbine Capstone 65/50 kWMikrogasturbine Capstone 65/50 kW

• Model C65: 65 kW elektr. bei ISO

• Benötigter Erdgasvordruck 4,5 bar

• 61/54 kW Nennleistung mit externem Gasverdichter

• Rekuperiert

• einstufiger Radial-Verdichter und Turbine auf einer Welle mit Generator

• Bestückt mit low-NOx-Brennerdüsen

• 126 kW thermische Leistung mit Abgas-wärmetauscher

• In Deutschland meist gedrosselt auf 50kW

• Netzparallel und Inselbetrieb möglich

Produktpalette Capstone Produktpalette Capstone Produktpalette Capstone Produktpalette Capstone MicroTurbinenMicroTurbinenMicroTurbinenMicroTurbinen


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C30 C50 C65 C200 C600 C800 C1000

el. Leistung [KW] 30 50 65 200 600 800 1000Wirkungsgrad el. [%] 26 28 29 33 33 33 33Abgastemperatur [°C] 270 295 309 280 275 275 275Abgasw ärmetauscher optional optional optional optional optional optional optionalLeistung Direkt [kW] 80 132 148 395 1170 1560 1950Leistung Warmw asser [kW] 68 110 126 290 860 1140 1430Gasvordruck[bar] 3,8 4,2 4,2 5,2 5,2 5,2 5,2Emissionen CO [ppm] < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 < 50Emissionen NOx [ppm] < 19 < 19 < 19 < 19 < 19 < 19 < 19

Capstone Gasturbinen bis 5MWelCapstone Gasturbinen bis 5MWelCapstone Gasturbinen bis 5MWelCapstone Gasturbinen bis 5MWel


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• Einzigartige Luftlagertechnologie

• Elektronisches Getriebe

� keine Synchronisationseinrichtungen nötig

• Inselbetriebsfähigkeit

• Geringe Abgasemissionen (NOx < 30 mg/m3)

• Geringe Wartungskosten

• Kompakte Bauweise, geringes Gewicht

• Abgastemperaturen um die 300 °C

� für Kraft-Wärme-(Kälte-) Kopplung ideal nutzbar

• Verschiedene Brennstoffe möglich (Erdgas, Flüssiggas, Fackelgas, Klärgas, Kerosin und Heizöl)

Besonderheiten der MGTBesonderheiten der MGTBesonderheiten der MGTBesonderheiten der MGT----TechnologieTechnologieTechnologieTechnologie


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Schnittbild Capstone C65Schnittbild Capstone C65Schnittbild Capstone C65Schnittbild Capstone C65


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Aufbauschema und ArbeitsparameterAufbauschema und ArbeitsparameterAufbauschema und ArbeitsparameterAufbauschema und Arbeitsparameter

Quelle: Capstone Turbine


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• Direkte Abgasnutzung (z.B. für Trocknungsanlagen)

• Warm- und Heißwassererzeugung über Abgaswärmetauscher(z.B. Wärmenetze; Krankenhäuser; Schwimmbäder)

• Kälte über Absorptionskältemaschinen ( z.B. Industrie; Bürokomplexe)

• Dampferzeugung (z.B. Wäschereien)

• Thermölkreisläufe (z.B. für Hochtemperaturanwendungen)

AnbindungsmAnbindungsmAnbindungsmAnbindungsmööööglichkeiten der MGTglichkeiten der MGTglichkeiten der MGTglichkeiten der MGT


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FlieFlieFlieFließßßßbild (Beispiel)bild (Beispiel)bild (Beispiel)bild (Beispiel)


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SondergaseSondergaseSondergaseSondergase

• Reststoffentsorgung

• Mülldeponien

• Kläranlagen

• Landwirtschaftliche Betriebe(Biomasse-Nutzung)

• Nahrungsmittelindustrie

• Papier- und Verpackungsindustrie

• Holzgas (Testphase)

Erdgas AnlagenErdgas AnlagenErdgas AnlagenErdgas Anlagen

• Energieversorgung

• Mehrfamilienhäuser (> 30 WE)

• Hotelgebäude

• Büro und Verwaltungsgebäude

• Krankenhäuser

• Altenheime

• KMU

• Trocknungsanlagen

Einsatzgebiete der MikrogasturbineEinsatzgebiete der MikrogasturbineEinsatzgebiete der MikrogasturbineEinsatzgebiete der Mikrogasturbine


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HEW Stadtwerke HofHEW Stadtwerke HofHEW Stadtwerke HofHEW Stadtwerke Hof

Anlage: C30 MicroTurbine (68kWth)

Betreiber: HEW (St.-Werke Hof)

Inbetriebnahme: März 2005

Einsatzort: Gasreduzierstation

Betriebsstunden im Jahr: >8.500Bst

Wirkungsgrad 95%; 30°C Vorlauf

Regelbereich zwischen 5 und 22kW.

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Krankenhaus PrKrankenhaus PrKrankenhaus PrKrankenhaus Prüüüümmmm

Anlage: C65 MicroTurbine (126kWth)

Betreiber: Caritasverband

Inbetriebnahme: Oktober 2006

Einsatzort: Krankenhaus Prüm

Betriebsstunden im Jahr: >8.000 Bst.

3 Störungen:

defekte Bauteile auf Garantie

Ausfallzeit gesammt 70h.

Anforderung 85% Volllast.


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ÜÜÜÜberlandwerke Fuldaberlandwerke Fuldaberlandwerke Fuldaberlandwerke Fulda

Anlage: 2x C65 MicroTurbine (je 126kWth)

Betreiber: SynEnergie GmbH

Inbetriebnahme: Dezember 2007

Einsatzort: Nahwärmenetz Werkgelände

Betriebsstunden im Jahr: >5.000 Bst

Störungen: bisher keine

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Amortisationszeit einer C200 Mikrogasturbine


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Zusammenfassung der Vorteile

• Luftlagerung > keine Schmier- und Kühlmittel

• Kompakte Bauweise, geringes Gewicht, 100% Regelbar

• Brennstoffvariabilität (Erdgas, Biogas, Heizöl)

• Geringer Einfluss bei wechselnden Energiegehalten des Brennstoffs(vorteilhaft für den Einsatz von Biomasse)

• Sehr gutes Teillastverhalten

• Hoher Gesamtwirkungsgrad, bis zu 94% je nach Rücklauftemperatur

• Geringe Schadstoffemissionen

• Geringe Wartungskosten durch Ölfreiheit der Turbine (nur Capstone)

• Im Inselbetrieb einsetzbar

• Hohe Abgastemperaturen > ideale nutzbar für Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplung und für direkt Abgasnutzung (Trocknung)


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Nachteile gegenNachteile gegenNachteile gegenNachteile gegenüüüüber anderen ber anderen ber anderen ber anderen KWKKWKKWKKWK----AnlagenAnlagenAnlagenAnlagen

• Höhere Investitionskosten als neue BHKW-Motoren (10-15%)

� Größere Anlagenstückzahlen würde dies verbessern

• Geringerer elektrischer Wirkungsgrad bei Volllast als moderne Motor-BHKWs

� Gesamtwirkungsgrad ≥ als BHKW Motor; vor allem bei Teillast

• Bestehende Innovations- Hemmnisse beim Kunden

�…..dafür sind wir heute auf der BIO WKK Konferenz!

ReferenzenReferenzenReferenzenReferenzen


Förderung SAENA


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E-quad Power Systems GmbHCapstone MikroTurbine

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Vielen Dank fVielen Dank fVielen Dank fVielen Dank füüüür Ihre Aufmerksamkeitr Ihre Aufmerksamkeitr Ihre Aufmerksamkeitr Ihre Aufmerksamkeit

Dipl.- Ing. Bernard Peters

E-quad Power Systems GmbH

Kaiserstraße 100

52134 Herzogenrath

Email: [email protected]

Internet: www.miicroturbine.de

Tel.: +49-(0)2407- 9049210

Fax.: +49-(0)2407- 9049219

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