Der Wirkungsgrad eines Kessels ist kein dekoratives Datenblatt. Er legt fest, welcher Prozentsatz der Energie, für die Sie bezahlen, als Nutzdampf für Ihren Prozess endet und welcher Prozentsatz durch den Schornstein, Abblasen oder Abstrahlungsverluste entweicht. Die meisten Industrieanlagen in Spanien betreiben immer noch Verbrennungskessel mit einem Wirkungsgrad von 75-85 %.
Moderne Stromgeneratoren, wie die von Giconmes, erreichen 99%. Der Unterschied, umgerechnet in kWh und Euro, ist beträchtlich und kann ab 2023 auch über das System der Energiesparzertifikate (CAE) monetarisiert werden .
Wie berechnet man den Wirkungsgrad eines Kessels?
Lassen Sie uns zunächst verstehen, wie der Wirkungsgrad eines Heizkessels berechnet wird. Der Wirkungsgrad (η) ist das Verhältnis zwischen der vom Wasser absorbierten Wärme – der Wärme, die tatsächlich in den Dampf übergeht – und der dem System zugeführten Gesamtwärme:
η = (vom Wasser absorbierte Wärme / dem System zugeführte Wärme) × 100
Die absorbierte Wärme hängt davon ab, wie viel Wasser verdampft und wie groß die Enthalpiedifferenz zwischen dem Speisewasser und dem erzeugten Dampf ist:
Q_absorbed = m × (h₂ – h₁)
wobei m die Masse des erzeugten Dampfes (kg), h₁ die Enthalpie des Speisewassers (kcal/kg) und h₂ die Enthalpie des Dampfes (kcal/kg) ist.
Bei einem Verbrennungskessel hängt die Wärmezufuhr von dem verbrauchten Brennstoff und seinem Heizwert ab:
Q_getragen = m_f × PCS
wobei m_f die Masse des Brennstoffs und PCS sein Bruttoheizwert (kcal/kg) ist. Bei einem elektrischen Heizkessel ist die Wärmezufuhr einfach die verbrauchte elektrische Energie.
Zahlenbeispiel: 1.000 kg/h Dampf bei 10 bar
Nehmen wir einen typischen industriellen Prozess, der 1.000 kg/h Sattdampf bei 10 bar benötigt und mit Speisewasser von 20 °C beginnt:
m = 1.000 kg/h
h₂ ≈ 663 kcal/kg (Sattdampf bei 10 bar)
h₁ ≈ 20 kcal/kg (Wasser bei 20 °C)
Q_absorbed = 1.000 × (663 – 20) = 643.000 kcal/h ≈ 748 kWh/h
Dies ist die Nettoenergie, die dem Dampf zugeführt werden muss. Die Energie, die das Gerät verbrauchen muss, wird immer höher sein; wie viel mehr, hängt allein von der Effizienz des Geräts ab.
Gas vs. Strom: wo der Unterschied liegt
Verbrennungskessel (Erdgas, Öl, Flüssiggas) arbeiten im besten Fall mit Wirkungsgraden von 80-85 %. Die Verluste werden aufgeteilt zwischen:
- Rauchverluste im Schornstein (Gase treten bei hoher Temperatur aus).
- Strahlungs- und Konvektionsverluste im Kesselkörper.
- Abschlämmverluste am Boden und an der Oberfläche.
- Verluste in Verbindung mit unvollständiger Verbrennung oder Luftüberschuss.
Elektrische Heizkessel erreichen Wirkungsgrade von 99 %. Es gibt keine Verbrennung, keine Abgase und keinen Schornstein. Praktisch die gesamte zugeführte elektrische Energie wird direkt in Wärme umgewandelt, die an das Wasser abgegeben wird. Die einzigen relevanten Verluste sind die Strahlungsverluste des Gerätekörpers (~1 %).
Wenden Sie beide Renditen auf das obige Beispiel an:
| Team | Wirkungsgrad | Energieaufwand für 1.000 kg/h Dampf |
|---|---|---|
| Erdgas-Heizkessel | 85 % | 643.000 / 0,85 = 756.500 kcal/h ≈ 880 kWh/h |
| Elektrischer Generator Giconmes | 99 % | 643.000 / 0,99 = 649.500 kcal/h ≈ 755 kWh/h |
Um genau den gleichen Dampf zu erzeugen, benötigt der Elektrokessel ≈125 kWh weniger pro Betriebsstunde. Bei einer Industrieanlage, die 8.000 Stunden pro Jahr in Betrieb ist, sind das 1.000 MWh an eingesparter Endenergie pro Jahr.
Monetarisierung von Einsparungen: das CAE-System
Seit dem Königlichen Dekret 36/2023, das durch die Verordnung TED/133/2026 aktualisiert wurde, gibt es in Spanien das System der Energieeinsparungszertifikate (CAE). Dies ist der Mechanismus, mit dem der Staat die nationalen Energieeffizienzverpflichtungen aus der Richtlinie (EU) 2018/2002 auf den Markt überträgt.
Die Bedienung ist denkbar einfach:
1 CAE = 1 kWh an eingesparter Endenergie, die als zusätzlich zertifiziert und verifiziert wurde.
Die verpflichteten Parteien – Strom-, Gas- und Brennstoffhändler – müssen ein jährliches Volumen an Energieeinsparungen nachweisen, entweder durch Beiträge zum Nationalen Energieeffizienzfonds (FNEE) oder durch den Kauf von CAE, das von Dritten erzeugt wurde.
Jedes Unternehmen, das eine Energieeffizienzmaßnahme durchführt, kann PPAs generieren und sie an ein verpflichtetes Unternehmen oder an eine beauftragte Einrichtung verkaufen, die als Vermittler fungiert.
Der Ersatz eines Verbrennungskessels durch einen elektrischen Generator ist eine der Aktionen, die das System vorsieht. Bei bestimmten Industrieanlagen wird dies in der Regel als Einzelmaßnahme durchgeführt, was einen Mess- und Prüfplan (M&V) gemäß dem IPMVP-Protokoll und die Einschaltung eines ENAC-akkreditierten Prüfers voraussetzt.
Bei den CAE-Preisen, die in den Jahren 2025-2026 beobachtet werden (ungefähre Spanne von 50-80 €/MWh, je nach Vertriebskanal), könnten die 1.000 MWh pro Jahr im Beispiel in 50.000-80.000 € an Einnahmen aus dem Verkauf von Zertifikaten umgewandelt werden . Und diese Einnahmen kommen zu den direkten Einsparungen bei den Energierechnungen und der Reduzierung der CO₂-Emissionen hinzu, die mit der Elektrifizierung des Prozesses verbunden sind.
Schlussfolgerungen
Der Effizienzsprung von 85 % auf 99 % ist kein technisches Detail, sondern ein quantifizierbarer Wettbewerbsvorteil, der sich während der Lebensdauer der Geräte mehrfach auszahlt:
- Es wird weniger Energie verbraucht, um den gleichen Dampf zu erzeugen.
- Direkte Einsparungen bei den Energierechnungen, besonders wichtig vor dem Hintergrund von zunehmend erneuerbaren Energien und schwankenden Gaspreisen.
- Zusätzliche Einnahmen aus dem Verkauf von PPAs auf dem regulierten spanischen Markt.
- Emissionsreduzierung und bessere Übereinstimmung mit den Dekarbonisierungsplänen des Unternehmens.
Wir bei Giconmes entwickeln und fertigen elektrische Dampf- und Heißwassererzeuger für industrielle Prozesse, von kompakten Einheiten bis hin zu modularen Hochleistungsanlagen. Wenn Sie den Ersatz eines Verbrennungskessels oder die Dimensionierung einer neuen Anlage erwägen, können wir Ihnen helfen, die erwarteten Einsparungen zu berechnen und das Projekt so zu strukturieren, dass es im Rahmen des CAE-Programms förderfähig ist.