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Enerige & Management > Effizienz - ORC-Markt kommt nicht in Schwung
Bild: Fotolia.com, Photo-K
EFFIZIENZ:
ORC-Markt kommt nicht in Schwung
Sowohl Biogasanlagen-Betreiber als auch die Industrie investieren nur vereinzelt in ORC-Anlagen zur Abwärmeverstromung.
 
„Die ORC-Technologie ist eine relativ junge Effizienztechnologie, die heute an der Schwelle einer breiten Markteinführung steht“, heißt es beim ORC-Fachverband in Essen. Die Abkürzung ORC steht für Organic Rankine Cycle - benannt nach dem schottischen Physiker und Ingenieur William John Macquorn Rankine (1820 - 1872) - und beschreibt einen thermodynamischen Kreisprozess. Der funktioniert nach den gleichen Regeln wie ein konventioneller Wasserdampf-Prozess, verwendet als Arbeitsmedien jedoch Silikonöle, Kohlenwasserstoffe oder Kältemittel. Die Technik wird vor allem eingesetzt, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und -senke für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine nicht ausreicht.

„Vor allem Abwärme aus der Industrie, aus Feuerungssystemen oder die Nutzung geothermischer Wärmequellen stellen attraktive Anwendungsmöglichkeiten für diese Technologie dar, mit deren Hilfe sowohl Energieeffizienzpotentiale als auch attraktive Kapitalrenditen erzielt werden können“, betont Frank Eckert, Geschäftsführer von Dürr Cyplan. ORC-Module mit mehr als 200 kW elektrischer Leistung für Hochtemperatur-Konzepte wurden in der Vergangenheit vor allem in Holzheizkraftwerken im Megawatt-Bereich eingesetzt. Laut dem Deutschen-Biomasse-Forschungszentrum (DBFZ) beläuft sich die kumulierte elektrische Leistung von Biomassefeuerungen, die eine ORC-Anlage zur Stromerzeugung nutzen, derzeit auf rund 110 MW.

2012 nur 20 ORC-Anlagen im Biogas-Bereich

Die Entwicklung kleiner Aggregate ab 20 kW elektrischer Leistung forcieren die Hersteller seit rund drei Jahren. Diese ORC-Module verstromen die Niedertemperaturwärme – also Temperaturen ab 85 Grad Celsius – die in den Kühlkreisen von Biogas-, Klärgas- oder Deponiegas-BHKW anfallen. Alle deutschen Hersteller haben gegenwärtig mehrere Pilot- beziehungsweise Referenzanlagen vorzuweisen. Doch der Markt für kleinere ORC-Anlagen kommt nicht in Schwung. Lediglich 20 Aggregate wurden laut ORC-Fachverband im vergangenen Jahr im Biogas-Bereich installiert – auch weil der Neuanlagen-Zubau im Vergleich zu 2011 um rund 70 Prozent eingebrochen ist. Insgesamt geht der Verband von rund 100 Biogasanlagen mit ORC-Technik in Deutschland aus.
 
ORC-Anlage von Devetec an der Glashütte Noelle und von Campe in Boffzen Bild: Devetec

Dürr Cyplan kombinierte im November 2012 ein 60 kW-Modul mit einem 800 kW-BHKW einer Biogasanlage der Stadtwerke Groß-Gerau Versorgungs GmbH. Das ORC-System nutzt laut Herstellerangaben ganzjährig die Abgaswärme und erzielt wegen des hohen Kondensationsniveaus auch im Sommer die volle Leistung. „Hundert Prozent Rauchgaswärme werden mit bis zu 18 Prozent in Strom umgewandelt, während die verbleibenden ungefähr 82 Prozent auf einem Temperaturniveau von bis zu 90 Grad Celsius zur Verfügung gestellt werden“, erklärt Timm Greschner, Projektleiter bei Dürr Cyplan. Die jährliche Stromerzeugung soll so von 8,3 auf über 8,7 Mio. kWh steigen. Die Amortisationszeit der Anlage liegt bei einer Einspeisevergütung von 20,3 Cent/kWh – die Biogasanlage wurde 2007 in Betrieb genommen – und 7 500 Vollbenutzungsstunden bei fünf Jahren, heißt es bei Dürr Cyplan.

Das EEG 2004 sowie die Fassung aus dem Jahr 2009 sahen für Biogasanlagen die um eine ORC-Anlage erweitert werden, neben der Grundvergütung noch den zusätzlichen Technologie-Bonus in Höhe von 2 Cent/kWh vor. Im EEG 2012 wurde die Verstromung der Motorenabwärme als Möglichkeit zur Erfüllung der 60-Prozent-Wärmenutzungspflicht festgeschrieben – sie hätte zu einem Marketing-Instrument werden können. Doch statt in Effizienztechnik zu investieren, umgehen die Betreiber von Biogasanlagen die ungeliebte KWK-Pflicht meist, indem sie in das Direktvermarktungsmodell wechseln.

Als großes Hemmnis für den ORC-Markt gilt zudem, dass der Anlagenbegriff auch im EEG 2012 nicht präzise definiert wurde. Ob eine BHKW-ORC-Kombination als zwei Anlagen oder als Einzelanlage gewertet wird, kann zu einem erheblichen Unterschied in der Vergütungshöhe führen und hat damit wesentlichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit.

60-Prozent-Wärmenutzungspflicht kein Markttreiber

Dass sich der Markt für kleine ORC-Anlagen nicht entwickelt, führt man beim DBFZ auch auf die Technik selbst zurück. Der Wirkungsgrad der Aggregate ist bei der Niedertemperatur-Wärmenutzung mit 8 bis 10 Prozent gering, heißt es im Zwischenbericht „Stromerzeugung aus Biomasse“, der im Juni veröffentlicht wurde. Zudem erreichen die Module nur geringe Volllaststunden, weil sie im Sommer abgestellt werden müssen, wenn der Temperaturunterschied zu klein ist, so das DBFZ. Darüber hinaus wird kritisiert, dass in den Anlagen entflammbare, umweltschädliche Arbeitsmedien genutzt werden und die BHKW-Nachrüstung zusätzliche Kosten verursache.

Aber nicht nur im Biogas-Bereich schlummern Marktpotenziale, sondern auch in der Industrie. Nach Schätzungen des ORC-Fachverbandes könnten mindestens 5 GW an zusätzlicher elektrischer Kapazität zur Verfügung gestellt werden, wenn die in Deutschland vorhandenen Abwärmequellen genutzt würden. Projekte zur Verstromung industrieller Abwärme gelten jedoch technisch als kompliziert und aufwendig. Beispielsweise wenn heißes Gas mit Ruß verunreinigt ist und so die Wärmetauscher schädigt beziehungsweise spezielle und teurere Wärmetauscher erforderlich macht. Zudem lägen die Amortisationszeiten für ORC-Module über der von der Industrie gewünschten Grenze von höchstens drei Jahren.

Eine Feldtestanlage mit 200 kW elektrischer Leistung hat die Devetec GmbH kürzlich an den Schornstein der Glashütte Noelle und von Campe im niedersächsischen Boffzen installiert. Bislang wurde die Abwärme, die durch den Schmelzprozess bei der Glasproduktion entsteht, über den Kamin an die Umwelt abgegeben. Künftig soll sie zur Stromerzeugung genutzt werden. Die Investitionskosten für die Glashütte belaufen sich den Angaben zufolge auf rund eine Mio. Euro, die Abwärmeverstromung soll etwa 200 000 Euro Stromkosten pro Jahr vermeiden.

Anbieter von ORC-Anlagen:
Bosch KWK Systeme GmbH, Lollar
Conpower Technik GmbH, Kaufungen
CRC Energy GmbH, Mainz
Devetec GmbH, Saarbrücken
Dürr Cyplan Ltd., Bietigheim-Bissingen
Fraunhofer-Institut Umsicht, Oberhausen
Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH, Bargeshagen
Maxxtec GmbH, Sinsheim
Orcan Energy GmbH, München
Ormatic GbR, Berlin
Tec-Concept Meerane GmbH, Meerane
Triogen B.V., Goor (Niederlande)
Turboden s.r.l., Brescia (Italien)

 
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Mittwoch, 04.09.2013, 09:02 Uhr