Steuerung für
Blockheizkraftwerke

Die Kraft-Wärme-Kopplung in Blockheizkraftwerken ist eine sehr wirtschaftliche und energieeffiziente Methode, um gleichzeitig elektrische Energie und Heizenergie für Wohnanlagen, Krankenhäuser oder Produktionsstätten zur Verfügung zu stellen. Der Gesamtwirkungsgrad eines Blockheizkraftwerks kann bis zu 90% betragen. Der Schaltanlagenbauer EWA Elektrotechnik GmbH hat sich unter anderem auf Schaltanlagen für solche Blockheizkraftwerke spezialisiert. Für diese Schaltanlagen vertraut er auf Zeit- und Koppelrelais von Finder.

Blockheizkraftwerke (BHKW) erleben seit einigen Jahren in Deutschland einen regelrechten Boom. Der hohe Gesamtwirkungsgrad der Anlagen und die Erzeugung elektrischer und thermischer Energie direkt am Ort des Verbrauchers führen zu einer hohen Effizienz. Das neue Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz fördert BHKW seit dem 1. Januar 2009 in Deutschland in einem erheblichen Umfang. Zu der Förderung gehören neben einer garantierten Einspeisevergütung für die produzierte elektrische Energie auch eine Erstattung der Energiesteuer für die eingesetzten Primärenergieträger, wie Heizöl oder Erdgas.

Spezialist für Schaltanlagen

Ein BHKW besteht aus einem Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, der elektrische Energie erzeugt. Die Abwärme des Verbrennungsmotors dient der gleichzeitigen Erwärmung von Heizungswasser. Die elektrische Leistung eines typischen BHKW liegt im Bereich von einigen kW und etwa 20MW. Sehr kleine BHKW, die überwiegend in Wohneinheiten eingesetzt werden, lassen sich direkt an die elektrische Energieverteilung anschließen und haben in der Regel eine integrierte Steuerung, die sich um alle Abläufe der Anlage kümmert. Für größere BHKW ist für diese Steuerung und das für die Einspeisung der elektrischen Energie in das Netz notwendige Leistungsfeld üblicherweise eine Schaltanlage notwendig. Der Bau solcher Schaltanlagen ist einer der Schwerpunkte der EWA Elektrotechnik GmbH aus Wachenheim. Das mittelständische Unternehmen, das seit über 25 Jahren am Markt aktiv ist, plant und fertigt elektrotechnische Steuerungen und Schaltanlagen für unterschiedlichste Anwendungen. Neben Schaltanlagen für BHKW liegen diese Anwendungen in den Bereichen der erneuerbaren Energien, wie Biogas, Pflanzenöl, Solar-, Wind- und Wasserenergieerzeugung, sowie der Herstellung vollautomatischer Notstromanlagen. Der innovative Mittelständler mit 35 Mitarbeitern liefert seine Schaltanlagen weltweit – u.a. auch auf den nordamerikanischen Markt. Seit 2013 hat EWA Elektrotechnik daher das sogenannte Panel Shops Zertifikat für Abnahmen nach UL/CSA.

Steuerung aller Aggregate

Die Schaltanlage für ein BHKW besteht prinzipiell aus zwei Teilen: Der Energieverteilung und der Steuerungstechnik. Während die Energieverteilung – das sogenannte Leistungsfeld – die Einspeisung in das Energienetz und die Absicherung übernimmt, sorgt die Steuerung dafür, dass die Anlage reibungslos arbeitet und vom Betriebspersonal bedient werden kann. „Unsere Schaltanlagen für BHKW können wir mit Leistungsfeldern für Bemessungsströme bis zu 4.000A ausstatten“, erläutert Siegfried Kraft, Geschäftsführer bei EWA Elektrotechnik. Die Absicherung im Leistungsfeld erfolgt über Leistungsschalter. Im Steuerschrank setzt EWA Elektrotechnik eine SPS ein, die sämtliche Komponenten und Systeme des BHKW ansteuert. Dabei gibt es laut Siegfried Kraft eine Ausnahme: „Der Verbrennungsmotor hat in der Regel eine integrierte Steuerung, so dass wir uns um dessen Ansteuerung nicht kümmern müssen.“ Ein Beispiel der Aggregate, die von der SPS angesteuert werden müssen, sind die Wasserkreisläufe, mit denen die Abwärme des Motors in nutzbare Heizenergie umgewandelt wird. Die Ausgänge der SPS müssen dazu die Pumpen und Regelventile der Wasserkreisläufe schalten können. „Um die Ausgänge der SPS galvanisch von den Verbrauchern zu trennen, verwenden wir Koppelrelais von Finder“, so Siegfried Kraft. Wenn hohe Lasten geschaltet werden müssen – ein typisches Beispiel sind hier die Regelventile – sind Koppelrelais auf jeden Fall notwendig, da die Ausgänge der SPS keine so großen Ströme schalten können. Bei den Relais setzt man bei EWA Elektrotechnik auf Finder als Lieferanten. Vom Relaisspezialisten bezieht man verschiedene Typen von Koppelrelais sowie Zeitrelais, die für einfache Steuerungsaufgaben zum Einsatz kommen.

Zuverlässigkeit ist besonders wichtig

„Unsere Schaltanlagen kommen weltweit zum Einsatz“, erzählt der Geschäftsführer von EWA: „Ein Serviceeinsatz wegen eines defekten Bauteils kann deswegen recht aufwändig und teuer werden.“ Zuverlässigkeit ist daher ein wesentliches Kriterium, das sämtliche Komponenten, die EWA in seine Schaltanlagen einbaut, erfüllen muss. Dies gilt natürlich auch für die Relais. Von der Qualität der Finder-Relais ist Siegfried Kraft überzeugt: „Wir verwenden seit etwa 20 Jahren Relais von Finder und hatten bisher praktisch nie Probleme mit einer Anlage wegen defekter Relais.“ Zudem ist die Belastbarkeit der eingesetzten Relais sehr hoch. Alle in den Schaltanlagen eingesetzten Relais vertragen einen maximalen Dauerstrom von mindestens 6A. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der laut Siegfried Kraft für die Relais von Finder spricht, ist die Vielzahl an internationalen Zulassungen, die die Relais erfüllen: „Wir liefern auch Schaltanlagen in die USA und nach Kanada, wo die Zulassungen gemäß UL bzw. CSA eine wichtige Rolle spielen.“ So sind die Steuerschränke für die BHKW beispielsweise entsprechend der Normen UL708A und NFPA79 gebaut. Die Zulassung für eine Schaltanlage ist deutlich einfacher, wenn die verwendeten Komponenten, die entsprechende Zertifizierung aufweisen.