Feldtest eines virtuellen Biomassekraftwerks auf Basis von 30 pelletsbefeuerten Mikro KWK-Anlagen mit Stirling-Power-Modulen

Status

laufend

Kurzfassung

Ausgangssituation

Die etwas höheren Tarife bei der Einspeisung von Ökostrom in ganz Europa schaffen Rahmenbedingungen, die es schon bald ermöglichen werden, Mikro-Kraft-Wärme-Koppelungsanlagen auf Basis von Biomasse ökonomisch zu betreiben.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projekts ist daher der Aufbau und der Testbetrieb eines virtuellen Kraftwerks im Raum Oststeiermark auf Basis von 30 biomassebefeuerten Mikro-Kraft-Wärme-Koppelungsanlagen.

Ein virtuelles Kraftwerk besteht aus einer Vielzahl von dezentralen Energieerzeugungseinheiten (BHKW, Photovoltaikanlagen, Kleinwasserkraftanlagen,...), die über einen zentralen Server via GSM Verbindungen gesteuert werden können.

Die Wärmeerzeugung erfolgt mittels Pelletskesseln mit einer Wärmeleistung von 10 - 20 kW thermisch. Die Generierung des Ökostroms erfolgt mittels eines von der SPM GmbH entwickelten Prototyps eines Stirlingmotors (SPM-Modul) und liegt im angestrebten Leistungsbereich von 1 kWel.

Dabei sollen technische Fragestellungen wie die Leistungsfähigkeit der SPM-Module im Praxisbetrieb, speziell bei Teillast, die Regelung und Steuerung des virtuellen Kraftwerks, die Langzeitstabilität und der Wartungsaufwand der Mikro-Kraft-Wärme Koppelungsanlagen beantwortet werden.

Neben technischen Fragestellungen sollen auch die Akzeptanz von erneuerbaren Energien als auch die Bereitschaft der Hausbesitzer untersucht werden, solche neuartigen Technologien zur Stromerzeugung einzusetzen.

Methodische Vorgangsweise

Die Module werden in bestehende Pelletskessel und Heizungsanlagen integriert. Hierzu werden mittels Fragebögen geeignete Haushalte ausgewählt und durch Vorortbesichtigungen deren Eignung für die Umbaumaßnahmen in Bezug auf räumliche, elektrotechnische und hydraulische (Heizungsanlage) Gegebenheiten geprüft. Zwischen der SPM-GmbH und den Feldtestteilnehmern wird eine Vereinbarung abgeschlossen, die alle Aspekte der Finanzierung, Betrieb, Wartung und Zugangsrechte vertraglich regelt. Weiters schließt jeder Feldtestteilnehmer einen Partnerschaftsvertrag mit einem Energieversorgungsunternehmen ab.

Um den Betrieb der Mikro-Kraft-Wärme-Koppelungs-Anlagen unter verschiedenen Rahmenbedingungen zu testen, werden diese in Haushalten mit unterschiedlichen Heizungsanlagen und Peripherie eingesetzt.

Die Parametervariation umfasst

• den Wärmebedarf: Normalhaus/Niedrigenergiehaus
• den el. Generator: Asynchron-, Synchron- und Gleichstrommaschine (in Verbindung mit Photovoltaikanlage und vorhandener Gleichstrominfrastruktur)
• die Heizungsanlage: Vorlauf-/Rücklauftemperatur
• die Warmwasserbereitung: Pufferspeicher vorhanden: ja/nein
• Thermische Solaranlage vorhanden: ja/nein

Die Regelung und Steuerung der Anlagen und die Auswertung der gewonnenen Messdaten werden über einen zentralen Server an der TU Graz (Institut für Wärmetechnik) durchgeführt.

Derzeit wird das Langzeitverhalten der Mikro-Kraft-Wärme-Koppelungs-Anlage in einem Langzeitprüfstand beobachtet, der bereits über 2000 Betriebsstunden aufzuweisen hat.

Noch in der Heizperiode 2007/2008 werden in einem ersten Schritt die ersten fünf Anlagen integriert werden. Die restlichen 25 Anlagen werden in der Heizperiode 2008/2009 in den Testbetrieb integriert werden.

Begleitend zum Feldtest werden laufend Tests auf einem Prüfstand durchgeführt und die dort gewonnenen technischen Fortschritte - soweit möglich - laufend in die Feldtestanlagen integriert.

Erwartete Ergebnisse

Die Messdaten aus den Feldtestanlagen werden wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und Langzeitstabilität der verwendeten SPM-Module unter praxisnahen Bedingungen und der optimalen hydraulischen Einbindung in bestehende Heizungssysteme liefern. Sowohl die Optimierung einzelner Komponenten der Mikro-KWK-Anlage als auch der gesamten Anlage wird so ermöglicht. Der Feldtest wird für Energieversorgungsunternehmen wichtige Erkenntnisse für den Betrieb eines virtuellen Biomassekraftwerks in der Praxis liefern.

Projektleiter

DI Dr. techn. Karl Wolfgang Stanzel
SPM Stirling Power Module Energieumwandlungs GmbH

Projekt- und Kooperationspartner

• Oekostrom AG
  Mariahilferstraße 120
  1070 Wien
  E-Mail: office@oekostrom.at
  Internet:: www.oekostrom.at
• Stadtwerke Hartberg GmbH
  Am Oekopark 10
  8230 Hartberg
  Internet: www.stadtwerke-hartberg.at
• KWB - Kraft und Wärme aus Biomasse GmbH
  Industriestraße 235
  8321 St. Margarethen a. d. Raab
  E-Mail: office@kwb.at
  Internet: www.kwb.at
• TU Graz - Institut für Wärmetechnik
  Inffeldgasse 25B
  8010 Graz
  E-Mail: office.iwt@tugraz.at
  Internet: www.iwt.tugraz.at
• Stanzel & Ptak OEG
  Dorfstraße 103
  8570 Judenburg
  E-Mail: georg.ptak@aon.at

DI Dr. techn. Karl Wolfgang Stanzel
Nikolaus Schönbacher Straße 7
8052 Graz
Tel.: +43 (0) 316 581433
Fax.: +43 (0) 316 581427
E-Mail: karl@ztstanzel.com
Internet: www.ztstanzel.com