Bedarfsorientierte Stromerzeugung aus Biogas auf ... · PDF fileLeistungsspektrum mit LIEBHERR...

Direktvermarktung & Regelenergie

Henning Gewecke

Bernburg, 17. März 2015

Bedarfsorientierte Stromerzeugung aus

Biogas auf landwirtschaftlichen Biogasanlagen

2SCHNELL Motoren AG

Gliederung

1. Die SCHNELL Motoren AG

2. Direktvermarktung

a. Business Case (früher / heute)

b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr

a. LIEBHERR & SCHNELL

b. Vorstellung 500 kW

c. Service- Greenguard

Unternehmensgründer Hans-Jürgen Schnell

Aggregate in der Produktionshalle

SCHNELL Motoren AG Hauptsitz Amtzell

1992: Gründung durch Hans-Jürgen Schnell

Bis 2000: Planung und Bau von 60 kompletten Biogasanlagen

Ab 2000: Konzentration auf die Produktion von Blockheizkraftwerken (BHKW)

2011: Auslieferung des 3.000sten SCHNELL BHKWs

2012: Firmenjubiläum 20 Jahre SCHNELL (Installierte Gesamtleistung 632 Megawatt)

Bis 2014: Über 3.700 Aggregate in über 20 Länder auf 4 Kontinenten ausgeliefert.

3SCHNELL Motoren AG

Die SCHNELL Motoren AG

Vorstellung

Service Niederlassung Nord Montage Motoreninstandsetzung

Geschäftsleitung Produktion Vertriebsleitung

Hauptstandort Süd, Amtzell

Niederlassung Nord, Rodewald

Forschung & Entwicklung Service SCHNELL Akademie

SCHNELL Motoren AG 4

Standorte

Niederlassungen & Servicenetz

Seit 2000 hat sich die SCHNELL Motoren AG auf die Entwicklung und den Bau hocheffizienter BHKW-Biogas-Motoren fokussiert.

Meilensteine:

Entwicklung & Perfektionierung der Zündstrahltechnologie Common-Rail-Einspritztechnik (Dualfuel-Rail)

Entwicklung der Blue-Rail© Technologie für Gas-Otto-Motoren zusammen mit der AgrogenGmbH

Effektivitätssteigerung durch Integration der Turbocompounder Technologie

DLG-Test 5/2013: Gas-Otto-Aggregat mit 46,1% el. Wirk. (gemäß ISO 3046-1)

Optimierung des Start-Stop-Verhaltens zur bedarfsgerechten Regelbarkeit der Motoren und Integration in die Direktvermarktung

5SCHNELL Motoren AG

Die SCHNELL Motoren AG

Kernkompetenzen

6SCHNELL Motoren AG

Gliederung




b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr




Bedarfsgerechte Stromproduktion (DV)

Business Case (früher)

Dauerbetrieb (24 / 7 / 365)

Max. Leistung = Max. Strom (max. Effizienz) => Maximale EEG-Vergütung

„Start-Stop“ nur für Service / Wartung


kW

Zeit

kW

Zeit

Business Case (heute)

Betrieb nur wenn Strom gebraucht (DV)

Max. Leistung = Max. Zuverlässigkeit

„Start-Stop“ mehrmals täglich !

Verschiedenste Fahrweisen: positive & negative sek. Regelleistung 8│16 Bedarf Flexibler Betrieb mit 2 BHKWs

Baseline vs. Direktvermarktung

Investitionsfenster nutzen!

Restlaufzeit der Anlage: 10 – 14 Jahre

BHKW austauschwürdig

Hohe Erfahrung beim Fahren der Anlage

Flex Invest = Unterhaltungsaufwand

Eigenkapital häufig vorhanden

Steuerliche Effekte können positiv wirken

Restlaufzeit der Anlage: 15 – 17 Jahre

Zusatz – BHKW verlängert die Gesamtlaufzeit des Sets

Anlagen häufig schon Flex – geeignet (gasdichtes GPL, Aktivkohle)

Zusatzeffekte möglich (BImSch, Formaldehydbonus)

Flexprämie

2006 2026

2015 > 130€ kW Flex

AfA - Abschreibungen

2011 2031

2021 > 130€ kW Flex

AfA - Abschreibungen

8SCHNELL Motoren AG

9SCHNELL Motoren AG

Gliederung




b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr




Standard Zündsystem

Pel = 250 kWNox = 500 mg/m³ZZP -16°KW

SCHNELL Zündsystem

Zündspannung gemittelt (kV)Brenndauer ZündfunkenGemittelt 463 µsMinimum 400 µsMaximum 573 µs

ungenauer

Zündbeginn

genauer

Zündbeginn


Zündspannung gemittelt (kV)Brenndauer ZündfunkenGemittelt 215 µsMinimum 170 µsMaximum 270 µs

Pel = 250 kWNox = 500 mg/m³ZZP -16°KW

Lösung der technischen Herausforderungen

1 Schnell-Start / Schnell-Stop (Punktgenaue Zündung)

12SCHNELL Motoren AG

Gliederung




b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr




Welche Rampe schafft das BHKW von 0 kW auf P-Max? (Verfügbarkeit)

Die Hochlaufphase besteht aus 4 Komponenten: (Beschreibung der Folgefolie)

1. Leerlaufphase, sie beschreibt den Abschnitt, in dem das BHKW konstant mit 1500 U/min (+-50U/min) nach dem Start läuft. Der Defaultparameter beträgt derzeit 10 Sek.

2. Synchronisation, hier kann man keine feste Zeitvorgabe nennen, jedoch ist das BHKW in der Regel nach maximal 60 Sek. netzsynchron.

3. In der Aufwärmphase läuft das BHKW 60 Sek. (Parameter) mit 3% (Parameter) der Nennleistung.

4. In der Belastungsphase belastet das BHKW mit 2 kW/Sek. (Parameter sollte aber 6 kW/Sek. nicht überschreiten)



2 Schnell-Start / Schnell-Stop (5 Min. Rampe)

BHKW Start

SynchronisationAufwärmphase

Belastung


SCHNELL Motoren schaffen die 5 Min. Rampe bereits seit 2010

Beispiel: Trendaufzeichnung der Start-Leistung/Drehzahl eines BHKW (Version 5) aus 2010



3,41 Minuten nach Startbefehl am Netz.

Starten von 0 kW auf Volllast

03:41 Min.





Gliederung




b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr




Heizstab mit 4,5 kW thermischer Leistung

Automatische Absperrklappe vor dem Abgaswärmetauscher mit Bypass

Inklusive Ansteuerung der Absperrklappe und des Heizstabs

Zur Vorheizung des Aggregats in der Regelenergie



3 Motorheizung: Aggregate – Kühlwasserwarmhaltung sekundär

Komplette Trennung von BHKW-Grundrahmen und Wärmeauskopplung

Kühlwasserwarmhaltung primär



3 Motorheizung: Wärmeauskopplung primär: HeatTransferUnit

Ausgangszustand: Die Kühlwassertemperatur primär ist auf den eingestellten Wert zw. 45° bis 50°C gehalten worden. Die HTU und der AWT ist kalt, mit Ausnahme der hydraulischen Weiche.

1. Das BHKW startet.

2. Alle Pumpen laufen los, der Heizstab schaltet ab.

3. Die Absperrklappe primär bleibt unter 55 °C zu. Das Kühlwasser fließt durch den Bypass. Dadurch wird das Kühlwasser nicht sofort durch das kalte Wasser (In der HTU und im AWT) abgekühlt.

4. Der Motor läuft, das Kühlwasser erwärmt sich langsam. Das kalte Wasser (aus der HTU und dem AWT) wird langsam zugemischt.

5. Die Vorlauf-Temperatur primär überschreitet 55 °C, die Absperrklappe primär öffnet. (Wenn die VL-Temperatur primär erneut unter 50 °C fällt, schließt sie wieder).

6. Das BHKW erreicht seine Betriebstemperatur, die Absperrklappe primär bleibt offen, bis das BHKW erneut gestoppt wird.



3 Motorheizung: BHKW Start nach längerer Betriebspause

Ausgangszustand: Das BHKW entkoppelt, und stoppt.

1. Der Pumpennachlauf von 15 min läuft, währenddessen ist der Heizstab immer aus.

2. Die Absperrklappe primär ist über 55 °C Vorlauf-Temperatur primär immer offen. Sobald die Vorlauf-Temperatur primär unter 50 °C fällt schließt die Absperrklappe. Diese Funktion ist während des BHKW Betriebes und im Stillstand aktiv.

3. Der Bypass der Absperrklappe primär ist so dimensioniert, dass der Strömungssensor auch bei geschlossener Absperrklappe primär genügend Strömung erfassen kann.

4. Sobald die Kühlwassertemperatur Motor unter die in Punkt 1.1 abgebildete Temperatur (Heizstab Ein) fällt schaltet die Kühlwasserpumpe Motor ein. Mit 5 Sekunden Verzögerung schaltet der Heizstab zu.

5. Wenn die Kühlwassertemperatur Motor die in Punkt 1.1 abgebildete Temperatur (Heizstab Aus) erreicht, schaltet der Heizstab aus.

6. Nach einer Verzögerung von 5 Minuten. stoppt dann die Kühlwasserpumpe Motor.



3 Motorheizung: Abstellen des BHKW`s


Ergebnis

Regelfähigkeit ab Aggregate V3.3 bis V4 (mit ZMR) & höher


Gliederung




b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr




SCHNELL Motoren AG

2x 250 kW Bestand je im Einzelcontainer, dazu der neue Doppelcontainer mit 500 kW (2x 250 kW)

23

Beispiel

SCHNELL Container vs. duoSCHNELLpack


Beispiel

Altanlage 500 kW auf 1000 kW umgerüstet

Berechnung Flexibilitätsprämie

Installierte Leistung 1000 kW

Bemessungsleistung 475 kW

Anlagenauslastung 47,5 %

Jährliche Vollaststunden 4161 h

Korrekturfaktor Anlagenauslastung 1,1

Kapazitätskomponente 130 €/kW

0,2 x Bemessungsleistung 200 kW

0,5 x Installierte Leistung 500 kW

Zusätzlich bereitgestellte Leistung 477,5 kW

Flex-Prämie 62075 €/a

1,49 €-Cent/kWh el.


2x 250 KW DSP mit 460 KW in der DV

Netzausbau erst 2015

Beispiel

BGA Kl. Zecher


01. Mai 14 12. Juni 14

Monate Mai & Juni 2014 – Mit erheblichen Betriebsschwankungen

Beispiel

MW

BGA Kl. Zecher

Beispiel

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

31

.05

.201

4 0

0:0

0

01

.06

.201

4 0

0:0

0

02

.06

.201

4 0

0:0

0

03

.06

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4 0

0:0

0

04

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4 0

0:0

0

05

.06

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4 0

0:0

0

06

.06

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4 0

0:0

0

07

.06

.201

4 0

0:0

0

08

.06

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4 0

0:0

0

09

.06

.201

4 0

0:0

0

IST (MW)

SOLL (MW)

Wochenübersicht Mai 2014 - Detailansicht 1


MW

BGA Kl. Zecher

Beispiel


Betreiber hat sich mit Rohstoffeinsatz verschätzt: BHKW fährt Gasblase leer

BGA Kl. Zecher (am 07.06.2014)

Beispiel


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

24.0

5.2

014

00

:00

25.0

5.2

014

00

:00

26.0

5.2

014

00

:00

27.0

5.2

014

00

:00

28.0

5.2

014

00

:00

29.0

5.2

014

00

:00

30.0

5.2

014

00

:00

31.0

5.2

014

00

:00

01.0

6.2

014

00

:00

02.0

6.2

014

00

:00

IST (MW)

SOLL (MW)

Wochenübersicht Mai 2014 - Detailansicht 2

MW

BGA Kl. Zecher

Beispiel


Schnell Service hat sich nicht rechtzeitig angemeldet: Beide BHKWs gehen nacheinander aus

BGA Kl. Zecher (am 28.05.2014)

kW

kW

Beispiel


BGA Kl. Zecher 1 & 2 (am 28.05.2014)


Beispiel

MW

25.05.2014 – Die verfehlte Prognose mit einer Überlieferung ausgeglichen

Überlieferung

Beispiel einer „Überlieferung“


Warum ist BGA Kl. Zecher permanent unterhalb des Fahrplans?

Beispiel

MW

Unterdeckung: BGA meldet 250 kW an DV -> am Trafo kommen aber nur 247 kW an ! => -6044,44 €

Permanente „Unterdeckung“


Ertragsübersicht

EEG-Vergütung

EEG-Vergütung

Gemäß Angaben des Erzeugers 263,005 MWh 200,000 €/MWh 52.601,02 €

Direktvermarktung (Mindestvergütung=EEG)

Marktprämie

zu zahlen durch den Netzbetreiber 263,005 MWh 171,870 €/MWh 45.202,69 €

Referenzmarktwert

zu zahlen durch den Direktvermarkter 263,005 MWh 28,130 €/MWh 7398,33 €

Gesamtergebnis Vermarktung 52.601,02 €

Beispiel

BGA Kl. Zecher


Direktvermarktung (Transparente Vermarktung)

Energievermarktung

Energiemenge

Verkauft (Prognose) 264,536 MWh 30,964 €/MWh 8190,99 €

Erzeugt (Messdaten) -263,005 MWh

Ausgleichsenergie

Unterdeckung / Bezug -9,647 MWh 23,339 €/MWh -225,16 €

Überdeckung / Verkauf 8,116 MWh 29,645 €/MWh 240,61 €

Regelenergie

Bilanzausgleich 0,000 MWh

Energiebilanz 0,000 MWh

Marktzugangskosten 264,536 MWh -0,500 €/MWh -132,27 €

Ergebnis der Energievermarktung 8074,17 €

Beispiel

BGA Kl. Zecher


Regelenergievermarktung

Positive Sekundärregelleistung

Bereitschaft (LP) - MWh - €/MWh - €

Bereitgestellte Regelenergie (AP) - MWh - €/MWh - €

Negative Sekundärregelleistung

Bereitschaft (LP) 174,14 €


Positive Minutenreserve

Bereitschaft (LP) - MWh - €/MWh - €


Negative Minutenreserve

Bereitschaft (LP) 14,90 €


Ergebnis der Regelenergievermarktung 189,04 €

Gesamtergebnis Vermarktung 8263,21 €

Referenzmarktwert

separat gezahlt -7398,33 €

Gesamtvorteil

aus Vermarktung 854,88 €

Nachteil des Erzeugers

aus Marktprämie wegen Regelenergie 0,00 MWh 200,00 €/MWh 0,00 €

Vorteil

Zu teilender Vorteil 864,88 €

Anteil des Erzeugers 61,00 % 527,58 €

Beispiel




b. Fahrweisen

3. Lösungen

a. Zündsystem

b. 5 Min. Rampe

c. Motorheizung

d. Beispiele

4. Liebherr





Gliederung

LIEBHERR-Motoren


Liebherr-Motoren

© SCHNELL Motoren AG Seite 39

- LIEBHERR Interesse an SCHNELL Technologie

- LIEBHERR sucht einen Markt Partner mit Erfahrung in Gas-Motoren-Entwicklung und Vertrieb.

- LIEBHERR sucht einen Genset-Hersteller (mit Mittelspannungszertifikat)

- SCHNELL sucht Partner für problemlosen Einstieg in den Erdgasmarkt

- ausgereiftes Motorprogramm mit LIEBHERR Garantie

- SCHNELL erweitert sein Geschäftsmodell mit einer Genset-Produktion

- langfristig ist das breitere Leistungsspektrum mit LIEBHERR Motoren wichtig (MW-Klasse)

Strategische Partnerschaft

Interesse LIEBHERR Interesse SCHNELL

Liebherr-Motoren


Vorstellung

Liebherr Machines Bulle S.A. (LMB), Bulle (Schweiz):

ca. 1.100 Mitarbeiter │ ca. 340 Mio. € Umsatz

Kapazität in Bulle ca. 14.000 Motoren (Diesel + Gas) (2014 mehr als 500 Gasmotoren)

bis 2018 Investitionen i.H.v. 200 Mio. CHF in das Motorenwerk in Bulle

Erklärtes Ziel: 30% Marktanteil Gasmotoren

Starkes Standbein: Genset Applikationen

Liebherr-Motoren


Sputter LagerStahlkolben(Patent)

Rollenstößel-TechnikEdelstahl Gemischkühler

Optimierter

4-Ventil-Zylinderkopf

Standard bei high end Motoren

Haltbarer als Alu Kolben

Der Standard bei Gasmotoren mit Biogas

LMB Design mit bis zu 25.000Bh Standzeit

Reduziert Reibleistung

Besondere Merkmale der LIEBHERR - Gasmotoren

Liebherr-Motoren


Aktuelle Baureihe (Generation 4 & 5 ) durchgehend 130 mm Bohrung, viele Gleichteile, gleiche Zylinderköpfe, Kolben etc.

Ab Generation 6 ist eine135 mm Bohrung in Vorbereitung

Folge:

V8 380 kW, V12 570 kW, V16 770 kW, V20 1.000 kW

Leistungsband der neuen SCHNELL BHKW-Baureihe L

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

L4R20 (8,0 l.)

L6R20 (11,9 l.)

L8V21 (16,7 l.)

L12V21 (25 l.)

LMB 9620 (44,9 l.)

P el [kW]

Power range SCHNELL BHKWTyp VH

(ltr.)

Liebherr-Motoren


Technische Daten - L12V21 500 kW BIOGAS

- Maschinen voll regelbar für flexible Fahrweise. Nach Erreichen Freigabetemperatur innerhalb von 90 sec. auf Nennlast. Regelbereich 50- 100% PN

Technische Daten gem. DIN ISO 3046-1 - Änderungen vorbehalten

Liebherr-Motoren


Greenguard – Flottenmanagement

- Steuerung bekannt B&R mit Verbindung zum SCHNELL Flottenmanagementsystem

GreenGuard ist eine flexible Datenbankanwendung, die den gesamten Lebenszyklus einer Anlage unterstützt. Neben der klassischen Fernüberwachung bietet das System Funktionen zur vorbeugenden Fehlererkennung wie auch zur Wartungsplanung.

Die wichtigsten GreenGuard Funktionen:

Visualisierung

Fernsteuerung (Start, Stop, Fehlerquittierung)

Fernwartung

Alarmierung (SMS, Email)

Trendauswertungen

Historische Datenerfassung

Betriebsstunden- und Servicezähler

Die Unterstationen (BHKW) kommunizieren über LAN, das Mobilfunk-Netzwerk (GSM/GPRS) oder über eine Satellitenverbindung mit der GreenGuard-Zentrale.

Die Daten und Betriebszustände werden periodisch wie auch ereignisgesteuert in die GreenGuard Datenbank weitergeleitet:

periodisch (z. B. alle 2 Stunden)

ereignisgesteuert (Alarme)

Warnung oder Alarmzustand

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Henning Gewecke (Technischer Vertrieb) Tel. +49 388 53-333 80Fax +49 388 53-333 81

Mobil +49 173 [email protected]

SCHNELL Motoren AG

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