Mikrogasturbinen sind kleine, leistungsstarke Verbrennungsmotoren, die häufig in dezentralen Energieerzeugungsanlagen, Kleinkraftwerken oder als Fahrzeugantrieb eingesetzt werden. Im Gegensatz zu konventionellen Turbinen, die häufig in Großkraftwerken eingesetzt werden, sind Mikrogasturbinen kompakt und flexibel einsetzbar.
Eine Mikrogasturbine funktioniert ähnlich wie ein Flugtriebwerk. Sie besteht aus einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Turbine. Zunächst wird Luft durch den Verdichter komprimiert und in die Brennkammer geleitet, wo sie mit einem Brennstoff wie Erdgas vermischt und verbrannt wird. Die entstehenden heißen Gase treiben dann die Turbine an, die wiederum den Verdichter antreibt und die überschüssige Energie zur Stromerzeugung oder zum Antrieb anderer Maschinen nutzt.
Aufgrund ihrer kompakten Größe und ihres hohen Wirkungsgrades sind Mikrogasturbinen besonders attraktiv für Anwendungen, bei denen wenig Platz zur Verfügung steht oder eine zuverlässige Energieversorgung erforderlich ist. Sie lassen sich schnell starten und können mit einer Vielzahl von Brennstoffen betrieben werden, was ihre Vielseitigkeit weiter erhöht. Mikrogasturbinen tragen somit zur Effizienzsteigerung und zur Verringerung der Abhängigkeit von konventionellen Energieressourcen bei.
Wir sprachen mit Martin Unverricht, Leiter Mikrogasturbinen im Bereich Business Development bei der Power Service Consulting GmbH, darüber, wie Mikrogasturbinen dazu beitragen können, den Strom- und Wärmebedarf von Hotels zu decken.
INTERVIEW
HOTEL Fachzeitung: Könnten Sie uns einen Überblick darüber geben, wie Mikrogasturbinen dazu beitragen können, den Strom- und Wärmebedarf von Hotels zu decken? Was sind die Hauptmotivationen für Hotels, diese Technologie einzusetzen?
Martin Unverricht: Mikrogasturbinen bieten eine ideale Lösung zur kontinuierlichen Bereitstellung von Grundlastwärme für Heizzwecke sowie zur Wärmeversorgung von Spa- und Wellnessbereichen. Darüber hinaus ermöglicht ihr Einsatz in Hotels dank innovativer Brennkammersysteme eine flexible Nutzung alternativer und erneuerbarer Brennstoffe, um die Ziele der Energiewende zu unterstützen und zu erreichen.
Diese Turbinen laufen äußerst vibrationsarm und weisen eine hohe Verfügbarkeit auf, ohne dass eine permanente Überwachung durch das Haustechnikteam erforderlich ist. Mit einer soliden Brennstoffausnutzung von über 90% liefern Mikrogasturbinen Energie in Form von etwa einem Drittel Strom und zwei Dritteln Wärme.
Um dies zu verdeutlichen: Eine Mikrogasturbine mit einer elektrischen Leistung von 100 kW stellt zusätzlich eine Wärmeleistung von 200 kW bereit. Diese Wärme kann über einen Wasserwärmetauscher zur Erhitzung von Wasser oder anderen Medien genutzt werden oder mittels eines Absorptionskühlers zur Kühlung von Räumen oder Geräten eingesetzt werden. Je nach Jahreszeit oder Betriebsmodell kann entweder der Wärmetauscher oder der Absorptionskühler versorgt werden.
Bildquelle: PSC GmbH
HOTEL Fachzeitung: Welche spezifischen Vorteile bieten Mikrogasturbinen für Hotels im Vergleich zu anderen Arten von Strom-/Wärmeerzeugungssystemen, z. B. BHKWs? Insbesondere in Bezug auf die Kraft-Wärme-Kopplung im Rahmen der wiederverwendeten Wärme zum Betrieb eines Hotels (Wellnessbereiche, Wäscherei, Pools etc.)
Martin Unverricht: Mikrogasturbinen bieten Hotels eine Vielzahl spezifischer Vorteile gegenüber anderen Strom- und Wärmeerzeugungssystemen wie Blockheizkraftwerken (BHKWs), insbesondere im Kontext der Kraft-Wärme-Kopplung für die Nutzung von zurückgewonnener Wärme für den Betrieb von Einrichtungen wie Wellnessbereichen, Wäschereien und Pools.
Die Aufstellung der Mikrogasturbinen ist kompakt und erfordert keine speziellen Fundamentanforderungen. Sie zeichnen sich durch geringe Vibrationen aus und erfordern nur minimale Betreuung seitens der Haustechnik, typischerweise beschränkt auf Bedienung und eine jährliche Wartung und Service von etwa einem Tag.
Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Möglichkeit des variablen Mischbetriebs mit verschiedenen Brennstoffen während des Betriebs, was bedeutet, dass das Mischungsverhältnis flexibel angepasst werden kann. Zum Beispiel kann Erdgas mit Biogas, Syngas oder Wasserstoff frei gemischt werden.
Um dies zu veranschaulichen: Eine Mikrogasturbine mit einer elektrischen Leistung von 100 kW im Vollastbetrieb benötigt etwa 10 kg Wasserstoff pro Stunde. Für die lokale Wasserstoffelektrolyse könnte der erforderliche Strom durch ein 2 MW Windrad oder ein 125 x 125m großes PV-Feld erzeugt werden. Diese Optionen könnten in der Nähe von Hotels installiert werden, was zwar eine Herausforderung darstellt, aber nicht unmöglich ist. Eine teilweise lokale Wasserstofferzeugung könnte bereits heute betriebswirtschaftlich realisierbar sein, was jedoch im Einzelfall genauer untersucht werden müsste.
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HOTEL Fachzeitung: Welche Herausforderungen könnten bei der Implementierung von Mikrogasturbinen in Hotels auftreten, und wie können diese am besten bewältigt werden?
Martin Unverricht: Bei der Implementierung von Mikrogasturbinen in Hotels könnten einige Herausforderungen auftreten, die jedoch größtenteils ähnlich zu den Herausforderungen bei herkömmlichen Heizungsanlagen sind und daher bereits bekannt und bewältigbar sind.
Die Aufstellung der Turbinen erfordert eine trockene und belüftete Umgebung. Es ist wichtig, einen seitlichen Zugang für Wartungsarbeiten zu gewährleisten, idealerweise ebenerdig erreichbar. Um Außengeräusche zu minimieren, ist eine Innenaufstellung der Turbinen empfehlenswert.
Eine potenzielle Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass die Turbinen eine freie Luftansaugung von außen haben, jedoch in einem Bereich, der vor unbefugtem Zugang geschützt ist. Dies kann durch geeignete Sicherheitsvorkehrungen sichergestellt werden.
HOTEL Fachzeitung: In welchen Bereichen eines Hotels sehen Sie die größten Anwendungsmöglichkeiten für Mikrogasturbinen, und wie flexibel sind sie in Bezug auf verschiedene Hoteltypen und -größen (Insbesondere für in abgelegenen Regionen liegende Hotels oder Ländern mit instabilen Stromnetzen)?
Martin Unverricht: Die größten Anwendungsmöglichkeiten für Mikrogasturbinen in Hotels liegen vor allem in den Bereichen Heizung, Wellness und Schwimmbad. Bei Bedarf kann auch die Klimatisierung im Sommer mithilfe einer Absorptionskühlanlage unterstützt werden.
Mikrogasturbinen eignen sich besonders gut für Hotels mit einem Wärmebedarf von mehr als 150-200 kW. Für höhere Anforderungen können mehrere Anlagen parallel installiert werden, was dem Hotelbetreiber zusätzliche Redundanzsicherheit bietet.
Durch den Einsatz von Gasspeichern kann ein Hotel, abhängig von der Speichergröße, unterschiedlich lange autonom mit Strom und Wärme versorgt werden. Die Planung und Lieferung des Gesamtsystems, bestehend aus Speicher, Mikrogasturbine und Anbindung an das Hausnetz für Strom und Wärme, kann von Fachleuten entsprechend den Bedürfnissen des Hotels durchgeführt werden.
Für Hotels in abgelegenen Regionen oder Ländern mit instabilen Stromnetzen kann die Unabhängigkeit durch lokale erneuerbare Energiequellen wie einen Windpark oder ein PV-Feld gewährleistet werden. Ein Wasserstoffgasspeicher kann dann durch einen Elektrolyseur gefüllt werden, um die Mikrogasturbine zu versorgen. Die Planung und Integration eines Elektrolyseurs in das Gesamtsystem kann ebenfalls von den entsprechenden Fachleuten übernommen werden.
HOTEL Fachzeitung: Wie gut lassen sich Mikrogasturbinen in bestehende Energieinfrastrukturen von Hotels integrieren?
Martin Unverricht: Die Integration von Mikrogasturbinen in bestehende Energieinfrastrukturen von Hotels gestaltet sich einfach. Die Anbindung an vorhandene Heizungs- und Warmwassersysteme erfolgt durch einen Abgas-Wasserwärmetauscher, der direkt hinter der Mikrogasturbine platziert wird. Die am Markt verfügbaren Mikrogasturbinen sind gemäß den VDE-AR-N 4105 Normen als Stromerzeugungsanlagen konzipiert und mit entsprechender Leistungselektronik ausgestattet. Die Integration in eine übergeordnete Haustechnik-Systemsteuerung, einschließlich Leistungssteuerung, erfolgt über eine Modbus-Anbindung.
HOTEL Fachzeitung: Wie bewerten Sie die Rentabilität von Mikrogasturbinen für Hotels? Welche Faktoren beeinflussen die Wirtschaftlichkeit, und wie sieht es mit dem Return on Investment (ROI) aus?
Martin Unverricht: Die Rentabilität von Mikrogasturbinen für Hotels hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der spezifische Wärmebedarf des Hotels, die Verfügbarkeit und die Kosten des Brennstoffs. Es ist daher schwierig, eine generelle Aussage zu treffen. Dennoch gewährleistet der hohe Brennstoffausnutzungsgrad, wie unter Punkt 1 beschrieben, in jedem Fall eine äußerst effiziente Anlagenleistung.
Im Vergleich zu anderen Arten von Strom- und Wärmeerzeugungssystemen zeichnen sich turbinenbasierte Systeme durch ihre hohe Zuverlässigkeit aus und weisen Betriebskosten auf, die um etwa 20-30% niedriger sind und weniger vom Brennstoffpreis abhängig sind. Ein Vergleich mit Luftfahrtturbinen ist durchaus gerechtfertigt.
HOTEL Fachzeitung: Wie sehen Sie die zukünftige Entwicklung von Mikrogasturbinen in der Hotelbranche? Gibt es neue Technologien oder Trends, die in den kommenden Jahren eine Rolle spielen könnten?
Martin Unverricht: Die zukünftige Entwicklung von Mikrogasturbinen in der Hotelbranche wird voraussichtlich von den Fortschritten in den Bereichen PV-Anlagen, Elektrolyseure, Stromspeicher und ähnlicher Ausrüstung stark beeinflusst sein, da ihre Wirkungsgrade in naher Zukunft weiter deutlich verbessert werden dürften. Dies wird die Umsetzung lokaler Energie- und Speichernetzwerke, auch für Hotels, vereinfachen.
Des Weiteren ist in den nächsten 5 bis 10 Jahren zu erwarten, dass das Erdgasnetz durch ein Wasserstoffnetz ergänzt oder sogar ersetzt wird. Politische Vorgaben sind bereits festgelegt, und die Umsetzung befindet sich in der Planungsphase.
Mikrogasturbinen mit innovativen Brennkammersystemen sind bereits heute für den Einsatz in solchen zukünftigen Energie-, Speicher- und Gasnetzwerken ausgelegt und betriebsbereit.
