Erste Mikrogasturbinenanlage mit Trigeneration in Österreich

Trigeneration ist die gemeinsame Erzeugung von Kraft, Wärme und Kälte. Die erste Trigeneration-Anlage Österreichs mit Mikrogasturbine wurde von der OMV Cogeneration GmbH am Standort Graz-Thondorf im Magna-Steyr Fahrzeugwerk errichtet. An diesem Standort besitzt und betreibt die CMST, eine Firma im Eigentum der OMV Cogeneration und Tochterfirmen der ESTAG, eine KWK-Anlage zur Versorgung des Autowerkes mit Wärme und der Stadt Graz mit Strom und Fernwärme (Gasturbinenanlage mit nachgeschaltetem Abhitzekessel der SFT, Graz).

Die Trigeneration-Anlage besteht aus den zwei Hauptkomponenten Mikrogasturbine und Absorptionskältemaschine (siehe Abb. 1).

Mikrogasturbine

Die installierte Mikrogasturbine ist eine T100-2 der Firma Turbec, Schweden mit folgenden technischen Daten:

• Brennstoff: Erdgas
• Verdichtungsverhältnis: 4.5:1
• Turbineneintrittstemperatur: 950°C
• Nenndrehzahl: 70 000 1/min
• Elektr. Leistung: 115 kW
• Therm. Leistung: bis zu 160 kW
• El. Wirkungsgard: bis zu 31% (netto)
• Brennstoffausnutzungsgrad: bis zu 81%
• Emissionen: Grenzwerte Garantiewerte
• NOx <150 mg/Nm3 < 30 mg/Nm3
• CO <100 mg/Nm3 < 18 mg/Nm3

Abb. 2 zeigt den thermodynamischen Kreislauf der Mikrogasturbine mit den wichtigsten Betriebsdaten, Abb. 3 zeigt die Komponenten und die Stoffströme.

Der erzeugte Strom wird in das 400V-Netz der Kraftwerksanlage eingespeist. Die erzeugte Wärme wird überwiegend in das Fernwärmesystem eingespeist.

Im Sommer wird die Wärme zur Absorptionskältemaschine geleitet, wobei hier eine Trennung der Warmwasserkreisläufe durch einen Entkopplungswärmetauscher realisiert ist. Als dritter potentieller Verbraucher ist theoretisch auch eine Einspeisung in das Heißwassernetz von Magna möglich, was allerdings wegen der dann notwendigen höheren Vorlauftemperaturen aus Wirkungsgradgründen nicht gemacht wird.

Zusätzlich wurde die Möglichkeit geschaffen, die aufgewärmte Kühlluft in den Wintermonaten als Unterstützung zur Hallenheizung des Kesselhauses zu verwenden. Abb. 4 zeigt die Mikrogasturbine mit geöffnetem Schaltschrank.

Absorptionskältemaschine:

Die installierte Absorptionskältemaschine ist eine WFC 10 der Firma York, Japan, mit folgenden technischen Daten:

• Kältemittel: Wasser
• Lösungsmittel: LiBr
• Kälteleistung: 46 kW
• Leistungszahl: 0.73
• Kaltwasseraustritt: 9°C
• Kühlturm: Gegenstrom-Verdunstungskühler

Abb. 5 und 6 zeigen die geöffnete Absorptionskältemaschine und den Kühlturm auf dem Dach des Betriebsgebäudes.

Die erzeugte Kälte wird an drei potentielle Verbraucher geleitet:

Verbraucher 1 kühlt die Schaltanlagen des bestehenden Kraftwerkes. Dadurch wird die dort bestehende elektrisch angetriebene Kompressionskältemaschine ersetzt.

Verbraucher 2 ist die neu installierte Klimaanlage der bestehenden Warte des Kraftwerkes.

Verbraucher 3 ist die Ansaugluft der Mikrogasturbine selbst. Durch die Kühlung der Ansaugluft kann in den Sommermonaten der elektrische Wirkungsgrad der Mikrogasturbine, der genauso wie bei allen anderen Gasturbinen einen Abfall mit steigender Umgebungstemperatur aufweist, stark verbessert werden. Abb. 7 zeigt den Ansaugluftkühler auf dem Dach des Betriebsgebäudes.

Dem Projekt zugute kommt hier sicherlich die ganzjährige Möglichkeit der Wärmeabnahme durch die Einbindung in das Fernwärmenetz der Stadt Graz, die unproblematische Stromeinspeisung und der Kältebedarf über immerhin einige Monate des Jahres.

Betriebserfahrungen:

Die bisherigen Betriebserfahrungen können als sehr gut bezeichnet werden. Im ersten Betriebsjahr wurde eine Betriebsstundenzahl von 7250 Bh erreicht. In dieser Zeit wurden ca. 745 MWh Strom und ca. 1100 MWh Wärme erzeugt. Werden die betriebsbedingten Stillstände abgezogen, kommt man für das erste Betriebsjahr auf eine Verfügbarkeit der Anlage von 95% (über 99,3% ohne Berücksichtigung der großen Wartung).

Die Anlage übertraf die garantierten Leistungsdaten um mehr als 5%. Durch die Datenfernübertragung via Modem ist auch eine Fernsteuerung der Anlage möglich.

Der Wartungsaufwand ist gering, so ist beispielsweise kein regelmäßiger Ölwechsel erforderlich und auch keine Einstellung von Ventilen. Das alle 6000 h erforderliche Service wurde inklusive Ab- und Anfahren in weniger als 12 h erledigt.

Problematisch ist die Einhaltung der Emissionswerte im Teillastbereich unter 70% Last.

Andreas Glatzer: "Erste Mikrogasturbinenanlage mit Trigeneration in Österreich", energy - die Zeitschrift der EVA, Ausgabe 1/04

OMV Cogeneration GmbH
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