Viele Betriebe versuchen sich von der Fremdbelieferung mit Energie unabhängiger zu machen. Trotz der sich verringernden Einspeisevergütungen ist die Nutzung regenerativer Energien eine gute Antwort auf die Verteuerung der Energiekosten und gleichzeitig ein positiver Beitrag zu den Herausforderungen der Energiewende. Energiebereitstellung

Die Investition, den eigenen Strom mittels Kraft-Wärme-Kopplung, einer Photovoltaik-Anlage und/oder Windkraft zu produzieren und zu nutzen rechnet sich oft bereits mittelfristig. Insbesondere durch die Kombination dieser Techniken ist ein hoher Deckungsgrad mit selbst erzeugtem Strom möglich.

Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet die gleichzeitige Bereitstellung von Strom und Wärmeenergie. Die Erzeugung der Elektrizität erfolgt über einen motorgetriebenen Generator oder eine Brennstoffzelle. Die gleichzeitig entstehende Wärme wird über einen Wärmeübertrager für die weitere Nutzung zur Verfügung gestellt.

Vorteil der KWK-Technologie ist die gesteigerte Energieeffizienz bei gekoppelter Strom- und Wärmeerzeugung. Gegenüber einer konventionellen getrennten Energieerzeugung ergibt sich eine Primärenergieeinsparung von 15 bis 30 %, gekoppelt mit einer Reduktion von Emissionen, der Einsparung von Energieressourcen, der Vermeidung von Übertragungsverlusten sowie die Entlastung der Stromnetze durch dezentrale Erzeugung.

Ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit im Betrieb einer KWK-Anlage ist die gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme. Der ideale Einsatzbereich für dezentrale KWK sind Objekte mit einem ganzjährigen Wärmebedarf. Üblicherweise erfolgt die Nutzung für die Gebäudeheizung sowie die Trinkwassererwärmung. Aufgrund des zeitlich variierenden Wärmebedarfs werden KWK-Anlagen hier in der Regel mit 15 % bis 30 % der Gesamtheizleistung installiert, decken aber durch die hohe Betriebsstundenzahl etwa 50 bis 70 % des Jahreswärmebedarfs im Objekt. Weitere Möglichkeiten zur Wärmenutzung sind die technologische Prozesswärme und die Trocknung.

Je nach eingesetzter KWK-Technologie muss das jeweilige Temperaturniveau der Abwärme beachtet werden. Bei Verbrennungsmotoren werden bei der Wärmeentnahme mittels Öl- und Kühlwasser-Wärmeübertragern Temperaturen zwischen 60 und 90 °C erreicht, höhere Temperaturen werden durch die Abgas-Wärmerückgewinnung gewonnen.

Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Klimatisierung mittels Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK). Hierbei wird die KWK-Abwärme mittels Adsorptions- oder Absorptionskälteanlagen für die Gebäudeklimatisierung oder Prozesskühlung genutzt.

Tipps und Hinweise:

•  Für die Wirtschaftlichkeit ist die Gleichzeitigkeit der Nutzung von Wärme und Strom wichtig.
• Je günstiger der Brennstoffpreis gegenüber dem Strompreis, umso rentabler ist die KWK.
• Die Wirtschaftlichkeit wird durch jährliche Benutzungsstunden bestimmt.
• Notstromfähige BHKW können das Notstromaggregat ersetzen

Photovoltaik (PV)

In vielen Unternehmen stehen geeignete Dachflächen zur Nutzung der Solarenergie zur Verfügung. Durch günstigere Komponentenpreise ist in den letzten Jahren Sonnenstromproduktion deutlich kostengünstiger geworden. Während zu Zeiten hoher Einspeisevergütung die Module zur maximalen Stromgewinnung nach Süden orientiert waren, ist die ideale – auf Eigennutzung ausgelegte Anlage – sowohl nach Osten und nach Westen orientiert. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiges Solarstromangebot über den ganzen Tag.

Faustformel: 8 m² PV-Fläche ~ 1kWp ~ 1000 kWh Stromertrag pro Jahr

Da das Stromverbrauchsprofil und die Lastspitzen Einfluss auf die sinnvolle Anlagengröße haben, ist eine möglichst genaue Kenntnis der zeitlichen Verteilung und der Stromlasten über den Tag, die Woche und den Jahresverlauf für eine angepasste Anlagenauslegung sinnvoll und notwendig.

Die Sonne ist an vielen Tagen ganz oder teilweise von Wolken verdeckt. Dann können Batteriespeicher die kurz- und mittelfristige Verschattungen überbrücken. Diese Speicher können dann auch zur Kappung von Stromlastspitzen genutzt werden.

Elektromobilität (insbesondere zur Arbeit) bietet eventuell die Möglichkeit zur temporären Erweiterung des Speichersystems. Da E-Mobile leistungsstarke Batterien haben, können sie den selbst erzeugten Strom zwischenspeichern und in der Ladezeit das Lastmanagement unterstützen.

Tipps und Hinweise:

• Geeignete, nutzbare Dachflächen bestimmen die Größe der Photovoltaik-Anlage.
• Die Auswertung der Lastprofile gibt Auskunft über eine sinnvolle PV-Anlagengröße und die Einsatzmöglichkeit von Speichern.
• Nutzung von Elektromobilen kann selbstgenutzten Anteil von PV-Strom erhöhen.

Kleinwindanlagen (WKA)

Im Außenbereich können Kleinwindanlagen (maximal 50 kW) eine gute Ergänzung zu einer PV-Anlage sein. Da die Effektivität stark von der mittleren Windgeschwindigkeit abhängt, ist ein Aufstellort so auszuwählen, dass die umgebende Oberfläche möglichst geringe Turbulenzen erzeugt und/oder der Mast möglichst hoch ist. Daten über das regionale Windpotenzial liefert der Deutsche Wetterdienst, diese können eigene Messungen (mindestens 1 Jahr) am geplanten Standort aber nicht ersetzen.

Kleinwindanlagen (10 bis 50 Meter Gesamthöhe) gelten in NRW als bauliche Anlagen im Sinne der Landesbauordnung. Daher ist für Anlagen, die entweder neben oder auf einem Gebäude errichtet werden sollen, ein Baugenehmigungsverfahren durchzuführen. Desweiteren sind gegebenenfalls weitere Genehmigungen und Erlaubnisse bezüglich Lärm und Schattenwurf einzuholen. Unabhängig zum Genehmigungsverfahren gehören zur Planung unbedingt Gespräche mit den Nachbarn, da beispielsweise Reflektionen an den Rotorblättern störende Lichtblitze erzeugen können.

Die maximal erzielten Werte für den Windertrag liegen derzeit bei 200-400 kWh pro m² Rotorfläche. Wird der Strom ins öffentliche Netz gespeist, zahlt der Netzbetreiber eine Einspeisevergütung.

Tipps und Hinweise:

• Verwirbelung des Windes durch Barrieren wie Häuser oder Hecken senken die ‚Windernte‘: Vor allem aus der Hauptwindrichtung sollte der Rotor frei anströmbar sein;
• Investitionen in Klein-WKA lohnen sich üblicherweise erst ab einer mittleren Windgeschwindigkeit von ca. 7 Meter pro Sekunde (m/s).
• Eine angebotene Anlage sollte möglichst ein Zertifikat nach DIN/IEC 61400-2 besitzen.
• Ein hoher Eigenverbrauch des Windstroms ist für die gute Wirtschaftlichkeit wichtig.

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