Stand: 14. September 2005
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CUTEC-Institut zu 100 % Regenerativ
 Exkursionsbericht des VDI AK Umwelttechnik
des VDI-Bezirksvereins Braunschweig

Dr.-Ing. Frank Schröter, VDI

 

 

Gliederung:

Einleitung

Demonstrationsanlage für dezentrale regenerative Energieversorgungssysteme

Weitere Projekte

Schlussbemerkung

 

 

Einleitung

Am Freitag, den 9. September 2005 besichtigten die Mitglieder des Arbeitskreises Umwelttechnik des VDI Bezirksvereins Braunschweig (vgl. Abb. 1 und 2) das CUTEC – (Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH). Herr Siemers vom CUTEC hatte die Aufgabe übernommen, uns mit Informationen zu versorgen und uns das Institut zu zeigen.


Abb. 1: Herr Siemers (2. v. L.) und die Teilnehmer der Exkursion 

 		   
Abb. 2: Die Teilnehmer der Exkursion (Foto: D. Thoden)

Das CUTEC arbeitet an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft und betreibt anwendungsbezogene Forschung und Entwicklung mit dem Ziel, Ergebnisse der Grundlagenforschung in praxisgerechte Technologien oder Handlungsraster umzusetzen.

Das Prinzip erläuterte uns Herr Siemers am Beispiel eines Verfahrens, das die Biogasausbeute aus Klärschlamm um ca. 30 % steigern kann, indem der Klärschlamm nach der ersten Behandlung erneut umgebrochen wird (vgl. auch http://www.cutec.de/projekte/physikalische/projekt_6.php). Dieses Verfahren wurde von 1995-2000 im Rahmen einer Dissertation im Labormaßstab entwickelt. Von der CUTEC wurde es dann im halbtechnischen Maßstab erweitert und wird 2005 von einem internationalen Anlagenbauer in Zusammenarbeit mit der CUTEC in einer Pilotanlage realisiert.

 

Demonstrationsanlage für dezentrale regenerative Energieversorgungssysteme

Im folgenden erläuterte und zeigte uns Herr Siemers das Projekt "Lehr- und Demonstrationsanlage für dezentrale regenerative Energieversorgungssysteme" (DRESY).


Abb. 3: DRESY-Komponenten
(Klick ins Bild vergrößert die Schemadarstellung der Komponenten)

Mit Hilfe des DRESY soll das Institut komplett und zu 100 % mit erneuerbarer Energie (Windkraft, Wasserkraft, Fotovoltaik, Solarthermie, biogene Kraft- und Brennstoffe) versorgt werden, und zwar nicht nur als Jahresbilanz, sondern dynamisch und nachweisbar in Minuten und Sekundenabschnitten bis hin zum Inselbetrieb ohne die Sicherheit eines Versorgungsnetzes.

Neu und im Gegensatz zu bereits existierenden weiteren Projekten ist die Kopplung verschiedener regenerativer Energieerzeugungseinheiten zu einem Verbundsystem, das eine netzunabhängige autonome und damit CO2-neutrale Energieversorgung des Gebäudes in dynamischer Anpassung an den jeweiligen Leistungsbedarf gewährleistet.

Hierbei werden folgende Komponenten eingesetzt (vgl. auch Abb. 3)

  • Windkraftanlage
    Es wird eine bestehende Windkraftanlage der Stadtwerke Clausthal-Zellerfeld mit einer Leistung von 80 kW eingesetzt.

  • Wasserkraftanlage
    Es handelt sich ebenfalls um eine bestehende Anlage mit einer Leistung von max. 30 kW, die mit Wasser aus dem Oberflächenwasserablauf gespeist wird.

  • Fotovoltaik (PV)
    Neben einer fassadenintegrierten Anlage am Institut für Elektrische Energietechnik der TU Clausthal (2,5 kW) wird eine Verschattungsanlage mit 5,5 kW am CUTEC Gebäude eingesetzt.

  • Holzhackschnitzel
    Geplant war, über den Weg der Verbrennung/Vergasung von Holzhackschnitzeln mit Hilfe eines Stirling-Motors (vgl. Abb. 4) ein BHKW zu betrieben. Zur Zeit ist ein Serienaggregat im Einsatz, welches eine Leistung von derzeit 8 kW erbringt (max. 9 kW) und mit Erdgas bzw. Biogas betrieben wird. Der Stirling-Motor hat den Vorteil, dass er einen Wirkungsgrad von 90 % hat (20 % Strom und 70 % Wärme). Derzeit wird mit den Holzhackschnitzeln in einem Kessel nur Wärme (160 kW) erzeugt.

  • Biogaserzeugung
    Da eine eigene Biogasanlage zu teuer ist, kooperiert das CUTEC mit einer Biogasanlage eines Landwirtes in der Nähe. Der Prozess wird im Leitstand abgebildet und ein BHKW im CUTEC mit einer Leistung von 25 kW wird situationsgerecht eingesetzt werden.

  • Biodiesel
    In zwei unterschiedlichen Aggregaten (BHKW) mit einer Leistung von 20 bzw. 55 kW erfolgt der Einsatz von Biodiesel bzw. Rapsöl zur Strom- und Wärmeerzeugung.

  • Solarkollektoren
    Die mit einer thermischen Leistung von 10 kW ausgelegten Solarkollektoren ermöglichen in Verbindung mit einer Elektrowärmepumpe die Realisierung eines höheren Jahresnutzungsgrades.


Abb. 4: Stirling-Motor

Im Versuchsstadium befindet sich derzeit noch eine Mikrogasturbine (vgl. Abb. 5), die im Gegensatz zu Motoren keine Kühlung benötigt. Hierüber lassen sich 28 kW erzeugen. Allerdings können weder Stirling-Motor noch Mikrogasturbine im privaten Bereich (Einfamilienhaus) Anwendung finden, da derzeit (trotz Dämmung) die Lärmgrenzwerte noch deutlich überschritten werden.


Abb. 5: Mikrogasturbine

Bestandteil des Energiemanagements ist ein Batteriespeicher (120 kwh, vgl. Abb. 6), der in Zeiten des Inselbetriebs einen Zeitpuffer von ca. 30 Minuten bietet, in dem ggf. Reparaturen an den anderen Komponenten vorgenommen werden können.


Abb. 6: Batteriespeicher

Die Leistung der einzelnen Komponenten kann im Leitstand jederzeit nachvollzogen werden (vgl. Abb. 7).


Abb. 7: Anzeige der augenblicklichen Leistung der DRESY-Komponenten

Zwischenzeitlich wurde mehrmals der Inselbetrieb erprobt und funktioniert (nach anfänglichen Problemen mit der Spitzenlast einzelner Stromverbraucher) jetzt auch problemlos. Mittlerweile wird der Inselbetrieb nicht mehr angekündigt, sondern unbemerkt von den angeschlossenen Verbrauchern geschaltet.

Beim Inselbetrieb erfolgt die Energiebereitstellung jedoch ohne Wind- und Wasserkraft sowie die fassadenintegrierte Fotovoltaik-Anlage.

 

Weitere Projekte

Im Anschluss an die Besichtigung des DRESY und seiner Komponenten zeigt uns Herr Siemers noch einige aktuelle Projekte des CUTEC (vgl. Abb. 8).


Abb. 8: Die Teilnehmer der Exkursion (Foto: D. Thoden)

Ein neues Projekt der CUTEC ist die BTL-Anlage (Biomass to Liquid), die am 5. August 2005 offiziell eingeweiht wurde (vgl. http://www.cutec.de/news/2005/news_august_2005.pdf, 1,3 MB). Langfristiges Ziel dieser Anlage ist der Einsatz jeder beliebigen Art von Biomassen um daraus Flüssigtreibstoffe zu gewinnen.

 

Schlussbemerkung

Herr Siemers vom CUTEC hat sich viel Zeit genommen, uns umfassend zu informieren und unsere Fragen zu beantworten. Die Besichtigung von CUTEC und DRESY war sehr eindruckvoll, so dass wir auch diesmal wieder eine interessante Exkursion hatten.

 

Anmerkung:
Alle Fotos (soweit nicht anders angegeben): Dr. Frank Schröter

 

 

Nützliche Links zum Thema:

 

 

 

 
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