Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Energetisch und wirtschaftlich optimierte Biomasse-Kraft-Wärmekopplungssysteme auf Basis derzeit verfügbarer Technologien.

Analyse und Darstellung von repräsentativen Biomasse-Kraft-Wärmekopplungen mit einer elektrischen Leistung von kleiner als 2 MW. Parametervariation und Ermittlung von möglichen Optimierungspotentialen hauptsächlich im Hinblick auf alternative Anlagenkomponenten. Erarbeitung der thermodynamisch effizientesten Verschaltung und Ermittlung der wirtschaftlichsten Anlagenkonzeption auf Basis derzeit verfügbarer Technologien.

Kurzbeschreibung

Status

laufend

Kurzfassung

Ausgangsituation

Eine Stoßrichtung zur Reduzierung des CO2-Ausstosses stellt die Nutzung von Biomasse in dezentralen Kraft-Wärme-Kopplungen dar. Die aufgrund des bis 2007 gültigen Ökostromgesetzes geschaffenen Einspeisetarife für Anlagen in der Leistungsgröße bis 2 MWel haben Rahmenbedingungen erzeugt unter denen KWK auf Basis eines rechtsläufigen Kreisprozesses wirtschaftlich betrieben werden können. Es wurden daher zahlreiche Anlagen mit ORC-bzw. Dampfprozess errichtet und in unterschiedliche Infrastrukturen integriert.

Inhalte und Zielsetzungen

Die derzeit in diesen KWK eingesetzten verfahrenstechnischen Einheiten entsprechen dem Stand der Technik. Das muss allerdings nicht immer bedeuten, dass die gesamten Anlagen in dieser kleinen Leistungsgröße dem Stand der Technik entsprechen. Vielmehr existieren nicht immer fundierte Erfahrungen zum Beispiel im Betrieb von kleinen Dampfturbinen, oder es wird der Optimierung des Betriebes nicht genügend Augenmerk geschenkt. Im Rahmen dieser Studie werden detaillierte Abbildungen von repräsentativen Anlagen inklusive Umfeld erstellt und die Parameter für einen wirtschaftlichen und energetisch optimierten Betrieb identifiziert, sowie alternative Anlagenkomponenten vorgeschlagen um die Effizienz zu erhöhen.

Die Studie umfasst folgende forschungsrelevante Schwerpunkte:

  • Auswahl, Darstellung und Modellierung repräsentativer Anlagen
  • Kostenerhebung, Parametervariation zur Ermittlung alternativer Anlagenkomponenten
  • Ökonomische Bewertung verschiedener Systeme
  • Ermittlung der optimalen Anlagenkonfiguration

Methodische Vorgehensweise

Um der Zielgruppe (Betreiber, Planer und Hersteller) die Ergebnisse in verwertbarer Weise zugänglich zu machen werden im ersten Arbeitsschritt repräsentative Anlagen ausgewählt und in Bezug auf Details aus der Betriebspraxis dargestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Infrastrukturen werden diese Randbedingungen, wie stromgeführter Betrieb, oder das Ausmaß von Wärmeabnehmern, gegenübergestellt. Damit soll ein Vergleich zwischen diesen verschiedenen Anlagen mit unterschiedlichen Abnehmern möglich sein.

Dazu werden Jahreslastkurven ermittelt und die Prozesse in der Simulationsumgebung IPSE pro, bzw. dem Gleichungslöser EES abgebildet. Basis für die Berechnungen stellen reale ermittelte Werte, wie Isentropenwirkungsrade für Dampfturbinen, in dem betrachteten Leistungsbereich dar.

Diese Modelle werden dazu benutzt um in einer Parametervariation die maßgeblichen Faktoren zu identifizieren und zu bewerten, vor allem:

  • Größe und Struktur des Fernwärmenetzes
  • Einsatz von unterschiedlichen Komponenten, wie LUKO und Evakuierungseinrichtung
  • Sommer- und Winterbetrieb
  • Weitere Betriebsparameter, wie z.Bsp. Dampfentnahmemenge

Im Zuge einer Pinch-Point Analyse werden die Anordnungen von Wärmetauschern geprüft und optimiert.

Das Ergebnis der techno-ökonomischen Betrachtung sind in allen Fällen die Stromgestehungskosten, um einen Vergleich zwischen den einzelnen Anlagen zu ermöglichen. Die Berechung erfolgt auf Leasing-Basis unter der Annahme der gesamten Abschreibung während der Gültigkeit des aktuellen Ökostromgesetzes.

Erwartete Ergebnisse des Projektes

Daten aus der Praxis werden erhoben, welche die Basis für detaillierte Modellierungen darstellen. Bestehende Anlagen werden bewertet und Optimierungspotentiale aufgezeigt.

Optimale Varianten von Kraft-Wärme-Kopplungen werden vorgeschlagen. Dabei wird besonders auf die Verwendung von effizienten, alternativen Anlagenkomponenten geachtet, um die Wirtschaftlichkeit zukünftig errichteter Anlagen zu erhöhen und das gesamte Potential von bestehenden Anlagen zu erschließen. Vielmehr sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden um die Effizienz von zukünftig errichteten Anlagen zu erhöhen.

Präsentation der Erkenntnisse

Am 21. Mai 2008 wird in Güssing ein Symposium bezüglich dieses Projektes veranstaltet. Dieses findet im Anschluss an den QB-Feedbacktag der qm-heizwerke.at statt und wird dem interessierten Fachpublikum auch die Möglichkeit bieten sich mit anderen Anlagenbetreibern auszutauschen. Bei weiteren Fragen, oder für Anmeldungen zu diesem Symposium wenden Sie sich bitte an den Projektleiter Richard Zweiler, Kontaktdaten siehe unten.

Projektbeteiligte

Projektleiter

DI Dr. Richard Zweiler
reNet Güssing GmbH

Projekt- und Kooperationspartner

  • Univ. Prof. DI Dr. Hermann Hofbauer

Kontaktadresse

DI Dr. Richard Zweiler
reNet Güssing GmbH
Europastraße 1
7540 Güssing
Tel.: +43 (5) 9010-87521
Fax: +43 (5) 9010-85012
E-Mail: r.zweiler@renet-info.net

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