Elektrothermische Steuerung/Regelung eines BHKW

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So - heute komme ich mal mit einer Sache um die Ecke, wo mich mein Neffe angehauen hat.

Mein Neffe hat ja auf den ehemaligen elterlichen Hof vor Jahren ein Gas-BHKW installieren lassen, die nach dem thermischen Bedarf geregelt ist. D.h. Diese springt bei Wärmebedarf an und speist die Wärme und den Strom in Hausnetz ein, der überzählige Strom geht denn ins öffentliche Netz, was vom VNB vergütet wird.
Das BHKW hat 11kW elektrisch und 22kW thermisch, daneben gibt es noch eine normale 15kW Gastherme die die Schwachlast abdeckt, bzw, zur Stützung bei hoher Anforderung.

Nun hat er natürlich gemerkt - nach dem ich ihn darauf hingewiesen habe -, dass die Anlage die Energie für den erzeugten Strom aus dem Gas bezieht und nicht wie ihn immer von der Wartungsfirma behauptet wurde, als Abfallprodukt aus der Wärmeerzeugung entsteht.
Dieses Jahr sollen schon über 12000 kWh eingespeist worden sein! Hat sich wohl in der Vergangenheit immer getragen, aber bei den derzeitigen Gaspreisen, subventioniert er jede eingespeiste kWh Strom kräftig, da die Einspeisevergütung deutlich unter dem kWh-Preis für Gas liegt.

Es lohnt sich also nur noch, den Strom für den Eigenbedarf zu produzieren, da der Bezugstrom deutlich teurer ist. Jetzt möchte er von mir, dass ich die Anlage so umstelle, dass die nach dem elektrischen Bedarf gesteuert wird. Mein Einwand darauf hin, was denn mit der überschüssigen Wärme sei, möchte er nach beiden Kriterien die Anlage geregelt haben, wozu ich mir „als schlauen Kopf“ Gedanken machen möchte.


Bevor ich mir da überhaupt Gedanken mache, wie man dies Reglungstechnisch steuern könnte, muss ich ja erst die Energiemenge Q messen, die von außen als Bezug in das Netz reinkommt. Wie macht man sowas am elegantesten?
Kann man die Energiezähler derart anzapfen, dass wenn eine gewisse Energiemenge gezogen wird ein Meldekontakt geschaltet wird oder anderweilig den zeitlichen Verbrauch auslesen? Mittels Zeitrelais könnte man sich denn ja eine gewisse Hysterese hinbasteln, so dass die BHKW-Anlage nicht zu stark taktet. Oder einen anderen Lösungsansatz wählen?


PS: Oder wie merkt solche PV-Anlage mit Speicher, dass der Stromnergiebedarf im eigenen Verbrauchernetz ist und nicht davor?

 

[werner_1]

Hallo, die 11kW können ja nicht geregelt werden. D.h., entweder 11kW erzeugen und einen Teil einspeisen oder eben nichts erzeugen und den Strom aus dem Netz ziehen.
Dazu bräuchtest du einen Zähler mit Schnittstelle um den Eigenbedarf zu messen. Dann kannst du ab einer gewissen Höhe das BHKW einschalten und mit einer Hysterese wieder ausschalten. Zusätzlich sollte man Verzögerungen einbauen, damit nicht kleine Spitzen zum Schalten führen.
Das kann man alles leicht mit einer easyE4 realisieren.

 

[karo28]

Nun hat er natürlich gemerkt - nach dem ich ihn darauf hingewiesen habe -, dass die Anlage die Energie für den erzeugten Strom aus dem Gas bezieht und nicht wie ihn immer von der Wartungsfirma behauptet wurde, als Abfallprodukt aus der Wärmeerzeugung entsteht.

Doch, beim wärmegeführten Betrieb liefert das BHKW Wärme (nach Bedarf)+ Strom (Abfall), erzeugt aus steuerlich begünstigten Gas (KWK). Idealerweise nutzt man das BHKW als Grundlast (Dauerbetrieb) und die Gasbrennwerttherme als Spitzenlast.

Es lohnt sich also nur noch, den Strom für den Eigenbedarf zu produzieren, da der Bezugstrom deutlich teurer ist. Jetzt möchte er von mir, dass ich die Anlage so umstelle, dass die nach dem elektrischen Bedarf gesteuert wird.

Nein, das lohnt sich bestimmt nicht...das was du beschreibst, waere ein stromgeführter Betrieb der Anlage mit Wärme als Abfallprodukt.

erst die Energiemenge Q messen, die von außen als Bezug in das Netz reinkommt. Wie macht man sowas am elegantesten?

Durch eine Messeinrichtung, Smartmeter, Wandlermessung am Übergabepunkt EVU-Netz/Hausanschluss/Zählerplatz.

Kann man die Energiezähler derart anzapfen, dass wenn eine gewisse Energiemenge gezogen wird ein Meldekontakt geschaltet wird oder anderweilig den zeitlichen Verbrauch auslesen?

Je nach vorhandenen Zaehler ja/nein/vielleicht. Feraris eher nicht, 2RZ mit IR Lesekopf vielleicht, Imsys sicherlich.

Oder einen anderen Lösungsansatz wählen?

Hängt von den Umgebungsbedingungen ab, Strom, Wärmebedarf, Preisen, Nutzungsverhalten...

PS: Oder wie merkt solche PV-Anlage mit Speicher, dass der Stromnergiebedarf im eigenen Verbrauchernetz ist und nicht davor?

Smartmeter in der Hauseinspeisung (AAR, Hauptklemme...) Auswertung durch WR oder "irgendwas" smartes.
Wenn man mehrere Erzeuger hat, kann man auch über grösseren Lösungsansatz nachdenken, Steuerung mit Erfassung der einzelnen Verbräuche, Gas, Strom, Erzeugung PV, Erzeugung KWK...und dazugehöriger Regelung. (nein, keine easyE4, sondern was, was richtig messen kann und MBus, Modbus und so nativ unterstuetzt.)

 

[werner_1]

Auch mit der easyE4 kannst du Analogsignale und Modbus verarbeiten (Modbus TCP oder Modbus RTU), (Master oder Slave).

 

[patois]

Auch mit der easyE4 kannst du Analogsignale ...

Statt >kannst du< hätte man wohl zutreffender geschrieben "kann man"

 

[werner_1]

Meinetwegen auch so.

 

[karo28]

Auch mit der easyE4 kannst du Analogsignale und Modbus verarbeiten

Problem dabei ist, das die Zaehler Gas, Wasser, Strom gerne MBus unterstützen, der WR vielleicht mit ModbusTCP kommunizieren kann, Messklemmen für Strom/Spannung gebraucht werden und das BHKW eine Steuerung mit LON, CAN oder irgendeiner anderen Schnittstelle anbietet. Da kommt die Kleinsteuerung ganz schnell an die Grenze.

 

[werner_1]

Ja, wenn ich das hoch automatisieren will und 10 verschiedene Bussysteme anschließen will, gebe ich dir recht. Aber dann musst du auch etwas tiefer ins Portemonaie greifen. Das, was der TE hier vor hat, kann die easy allemal.

 

[Pumukel]

Ich würde mir da mal Gedanken machen ob das BHKW nur läuft wenn du mehr als 11kW verbrauchst und die Wärme dann entsprechend zwischen speichern ! So nutzt du die elektrische Energie selbst und die Wärme steht dann zur Verfügung wenn du sie benötigst. Dabei sollte das BHKW auch über längere Zeit laufen und nicht takten.

 

[bigdie]

Ich würde mir da mal Gedanken machen ob das BHKW nur läuft wenn du mehr als 11kW

Also praktisch nie. Einen Durchlauferhitzer wird er sicher nicht haben, wenn er die Wärme vom BHKW nutzt. Sonst fällt mir nur noch ein E-Mobil ein, das 11kW länger als 2-3 Minuten braucht

 

[bigdie]

Ist erst mal alles eine Frage, ob und wie sich der Gasmotor in der Leistung steuern lässt.

 

[Stromberger]

Nun hat er natürlich gemerkt - nach dem ich ihn darauf hingewiesen habe -, dass die Anlage die Energie für den erzeugten Strom aus dem Gas bezieht und nicht wie ihn immer von der Wartungsfirma behauptet wurde, als Abfallprodukt aus der Wärmeerzeugung entsteht.

Mit anderen Worten:
1.) Er hat sich nicht ansatzweise vorab und danach mal selber mit der Thematik auseinandergesetzt
2.) Er hat sich weder mit dem Anlagenbauer, noch mit der Wartungsfirma rechtssicher und schriftlich "abgestimmt" bzw. bestätigen lassen, dass die Anlage so läuft, wie er es sich unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgemalt hatte.
3.) Das fällt dann erstmal unter die Rubrik "Lehrgeld bezahlt" und das wohl nicht zu knapp, weil nicht davon auszugehen ist, dass er die Anlage vom Aliexpress-Grabbeltisch erworben hat.

 

[Klotzkopf]

es gibt sogar spezialisten für das Thema
Home - HEINZMANN GmbH & Co. KG

 

[Www]

Hallo, die 11kW können ja nicht geregelt werden. D.h., entweder 11kW erzeugen und einen Teil einspeisen oder eben nichts erzeugen und den Strom aus dem Netz ziehen.

Doch die Anlage kann im gewissen Bereich ihre Leistung über die Drehzahl steuern. Ist ja ein ganz normaler Gas-Verbrennungsmotor, der halt einen Generator antreibt. Also die Anlage kann sich im Bereich 12 - 33kW regeln, wobei der elektrische Wirkungsgrad zwischen 25 und 40% schwankt. Den besten hat er bei ca 22kW (8kW elek. 14 therm.)

Doch, beim wärmegeführten Betrieb liefert das BHKW Wärme (nach Bedarf)+ Strom (Abfall), erzeugt aus steuerlich begünstigten Gas (KWK). Idealerweise nutzt man das BHKW als Grundlast (Dauerbetrieb) und die Gasbrennwerttherme als Spitzenlast.

Das sehe ich anders: Die primäre Energie, die ich beim BHKW haben möchte ist der Strom, die sekundäre die Wärme, steuere die Anlage aber nach dem Wärmebedarf, da ich diese selten in ein Netz einspeisen kann.

So ein BHKW kann man im Dauerbetrieb laufen lassen, wenn man Prozesswärme oder ähnliches die ganze Zeit benötigt wird. Das ist hier jetzt nicht der Fall, sondern sind paar normale Wohnungen und ein „Art für Feiern“ umgebauter Kuhstall. Also im Sommer ist nur der Wärmebedarf für Warmwasser zu decken was bei ihm durch Wärmetauschern in den einzelnen Wohnungen erfolgt. Das bedeutet im Umkehrschluss das die normale Heizungsanlage den ganzen Sommer durchlaufen muss, um die Wärmetauscher zu bedienen.

Mit anderen Worten:
1.) Er hat sich nicht ansatzweise vorab und danach mal selber mit der Thematik auseinandergesetzt
2.) Er hat sich weder mit dem Anlagenbauer, noch mit der Wartungsfirma rechtssicher und schriftlich "abgestimmt" bzw. bestätigen lassen, dass die Anlage so läuft, wie er es sich unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgemalt hatte.
3.) Das fällt dann erstmal unter die Rubrik "Lehrgeld bezahlt" und das wohl nicht zu knapp, weil nicht davon auszugehen ist, dass er die Anlage vom Aliexpress-Grabbeltisch erworben hat.

1) Ja! Er keine Ahnung von der Materie.
2) Vermutlich nicht - wohl eher auf den Verkäufersprech reingefallen.
3) Wenn ich mir die Gasamtanlage genauer betrachte- mit weiteren Pumpen, den zweiten LAS-Schacht den großen Steuerungsschrank und dann höre, dass die Wartungskosten auch nicht ohne sind, dann wird dieser Punkt auch zutreffen.

 

[bigdie]

Doch die Anlage kann im gewissen Bereich ihre Leistung über die Drehzahl steuern. Ist ja ein ganz normaler Gas-Verbrennungsmotor, der halt einen Generator antreibt. Also die Anlage kann sich im Bereich 12 - 33kW regeln, wobei der elektrische Wirkungsgrad zwischen 25 und 40% schwankt. Den besten hat er bei ca 22kW (8kW elek. 14 therm.)

Dann ist das doch eh unmöglich. oder ganz einfach zu groß, wenn ich von einem Haushalt ausgehe. Dann müsste man eine Anlage haben von 1-10 kW.
Die Leistung macht nur Sinn, wenn ich 2-3 E-Mobile laden muss und diese auch täglich viele km fahren.
Oder man betreibt Photovoltaik mit riesigem Steicher, den man dann im Winter mit dem Kraftwerk aufläd.

 

[Www]

Dann ist das doch eh unmöglich. oder ganz einfach zu groß, wenn ich von einem Haushalt ausgehe. Dann müsste man eine Anlage haben von 1-10 kW.
Die Leistung macht nur Sinn, wenn ich 2-3 E-Mobile laden muss und diese auch täglich viele km fahren.
Oder man betreibt Photovoltaik mit riesigem Steicher, den man dann im Winter mit dem Kraftwerk auflädt.

Das ist ein alter umgebauter Bauernhof, wo jetzt mehrere Wohnungen drin sind und quasi so eine (neue) Feierdiele mit Gastrobereich (in Selbstnutzung). Ist zwar saniert, aber nicht super isoliert. Die Feierdiele wird auch rege genutzt, da vor zwei Jahren der letzte Gasthof in der Region dicht gemacht hat.
Also die thermische Gesamtleistung vom BHKW und Gastherme muss man schon vorhalten. Nur sehe ich beim BHKW die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben, auch der Stromverbrauch der Nutzer zu schwankend und tw. zu gering ist, so dass man immer einen Teil einspeist. Vor allem, da dass BHKW primär in der Heizperiode angesprochen wird. Nun wird man mit der Einspeisevergütung die derzeitigen Betriebskosten der Anlage nicht decken können.

Ich bin jetzt bei den Kosten ehrlich gesagt auch noch nicht so durchgestiegen - mache dies letztendlich nur interessehalber und da ich wegen Homeoffice eh sehr viel Zeit habe.
Also es gibt da irgendwelche KWK-Zuschüsse beim Gas, dem stehen aber AfA der Anlage mit den notwendigen Erweiterungen, die Wartungskosten und auch die Verwaltungskosten gegenüber. Mein Neffe hat da so ein Abrechnungsverein organisiert, der neben den sonstigen Kosten, auch den fiktiven Strombezug der Mieter durch die KWK-Anlage mit den Mietern abrechnet. Der lässt sich dies natürlich bezahlen. Und der Schornsteinfeger lässt sich die doppelte Anlage sicherlich auch bezahlen. Da müsste man erst mal sämtliche Kosten übersichtlich aufadieren.

Auch durch da ganze mehr an Pumpen und Rohren, die zwar fast lückenlos isoliert sind, ist es in dem Heizraum einfach nur kuschelig warm - also hohe Verluste. Der Raum war vorher die außen angeflanschte Melkkammer vom Hof, also sehr ungünstig als Heizraum gelegen.
So sind z.B. die Flex-Rohre zum BHKW selber gar nicht isoliert und es gibt an vielen Verschraubungen Dämmungslücken. Der Schacht vom LAS des BHKW endet an der Decke, also ist nicht wie üblich wie bei einer Heiztheme bis ins Gerät geführt. Das BHKW zieht die notwendige Verbrennungsluft aus dem Raum. Da nun warme Luft bekanntlich nach oben steigt, wird diese bestimmt nicht als latente Wärme aus dem Schacht herunterfallen, zumal noch zur Abkühlung des Raumes ein Rohrlüfter eingebaut ist, der fast permanent Frischluft zuführt, abgesehen von den beiden offenen Zuluftöffnungen unten in der Wand.

Und dann natürlich der vollgestopfte Schaltkasten des BHKW. Der ist mit ca 80x80 nicht gerade klein und beinhaltet neben den notwendigen Sicherungen Zähler, Phasenüberwacher, Dutzend Relais, bzw Schütze, Netzteil für die Elektroniken und ein LAN und WLAN-Modul. Also - ich habe zwar keine große Kenntnis von BHKW, aber weiß als elektrisch Fachkundiger, das alles braucht elektrische Energie. Zwar ist da jetzt ein Erzeugerzähler verbaut, aber kein Verbrauchszähler der mißt, was das alles so an elektrischer Energie wegballert.
Ich weiß nur das der Energieverbrauch am Allgemeinstromzähler nicht ganz ohne ist.

Ich denke mal, eine richtige Gesamtplanung hat gar nicht stattgefunden und die Ausführung ist diplomatisch gesagt: Dilettantisch!

 

[Www]

Das allgemeine Schweigen fasse ich mal als kollektive Ahnungslosigkeit beim Betrieb eines BHKW auf.

Also ich hatte heute ein Gespräch mit dem Planungsigenieur des BHKW. Ich wöllte auch mal das Ergebnis von der Wirtschatlichkeitsberechnung. Also das Gespräch war irre!

Fazit:
1. Ich habe kein Ahnung von BHKW.
2. Die meisten Anderen haben keine Ahnung von BHKW
3. Ein BHKW ist immer wirtschaftlich!
4. Ein BHKW arbeitet wie eine Brennwerttherme im thermischen Bereich mit 97-98% Effizienz.
5. Der Strom wir quasi als Abfall oben drauf produziert.
6. Da „zusätzlich“ hat ein BHKW eine Effizienz von ca 130%
7. Da dies Abfallstrom ist, ist das faktisch grüner Strom, der produziert wird.

Mein Enwand mehr als 100% geht nicht und Erzeugung aus Gas als fossiler Brennstoff ergibt keinen frünen Strom -> Siehe Punkt 1

 

[karo28]

Das allgemeine Schweigen fasse ich mal als kollektive Ahnungslosigkeit beim Betrieb eines BHKW auf.

Hmm. Könnte natürlich auch Desinteresse sein. Oder die Tatsache, das dein langatmiger Artikel keine konkrete Frage enthält, dafür aber jede Menge Widersprüche.

Auch durch da ganze mehr an Pumpen und Rohren, die zwar fast lückenlos isoliert sind, ist es in dem Heizraum einfach nur kuschelig warm

So sind z.B. die Flex-Rohre zum BHKW selber gar nicht isoliert und es gibt an vielen Verschraubungen Dämmungslücken.

Also, es gibt lückenlos gedämmte Rohre mit ohne Dämmung und Dämmungslücken, richtig?

Der Schacht vom LAS des BHKW endet an der Decke, also ist nicht wie üblich wie bei einer Heiztheme bis ins Gerät geführt.

Das BHKW zieht die notwendige Verbrennungsluft aus dem Raum.

Ja, ist klar soweit, ein LAS (Luft-Abgas-System, 2 kanalig) das gar kein LAS ist sondern ein freier Schacht der aber nicht zulüftet sondern ablüftet oder was anderes macht...

zumal noch zur Abkühlung des Raumes ein Rohrlüfter eingebaut ist, der fast permanent Frischluft zuführt, abgesehen von den beiden offenen Zuluftöffnungen unten in der Wand.

..und unterstützt von einem zulüftenden Ablüfter der glücklicherweise von offenen Öffnungen unterstützt wird. Nur...wobei?

Zwar ist da jetzt ein Erzeugerzähler verbaut, aber kein Verbrauchszähler der mißt, was das alles so an elektrischer Energie wegballert.

Ich weiß nur das der Energieverbrauch am Allgemeinstromzähler nicht ganz ohne ist.

Also gibt es einen Zähler der zählt was verbraucht wird, und einen der zählt was erzeugt wird...nunja, mit einem Zähler funktioniert es nicht und mit zwei wird es schwierig.

Aber, was genau ist jetzt eigentlich das Problem?

 

[EBC41]

Das ist ein alter umgebauter Bauernhof, wo jetzt mehrere Wohnungen drin sind und quasi so eine (neue) Feierdiele mit Gastrobereich

Haben diese Wohnungen und der Gastrobereich eigene, am öffentlichen Versorger hängende Zähler? Oder gibt es nur einen übergeordneten Zähler als einzige Schnittstelle zum Versorger? Und die einzelnen Wohnungen laufen über nachgeschaltete Zwischenzähler?

 

[EBC41]

Das allgemeine Schweigen fasse ich mal als kollektive Ahnungslosigkeit beim Betrieb eines BHKW auf.

Mein Bruder betreibt ein Holzvergaser-BHKW mit etwa 8kW elektrischer Leistung und ca. 25kW thermischer Leistung. Daher habe ich durchaus gewisse Erfahrungen damit. Allerdings lässt sich diese Anlage nicht in der Leistung regeln, sondern produziert, was die Holzqualität maximal momentan hergibt und sie läuft praktisch im Dauerbetrieb. Da die Holz-Hackschnitzel nicht zugekauft werden müssen, sondern im Forstbetrieb sowieso durch Windbruch und Borkenkäferholz anfallen, sind das auch andere Voraussetzungen als beim Neffen von Www.

Das Ziel der Regelung beim Neffen ist praktisch, am Hauptzähler die Mengen sowohl der bezogenen als auch der eingespeisten elektrischen Energie gegen Null zu drücken.

Die Summe der saldierten Leistungen der drei Außenleiter muss, je nach Polarität, beim Gasmotor die Drehzahl nach oben oder unten verschieben.