Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

Thermoelektrischer Generator zur Ökostromerzeugung bei biomassegefeuerten Energieanlagen

Bei Biomasseheizwerken und Biomasse-KWK-Anlagen fällt Wärme zunächst bei hohen Temperaturen an, wird aber nur in einem Fernwärmenetz auf niedrigem Temperaturniveau verwertet. Unter Nutzung des thermoelektrischen Effektes kann aus dieser Temperaturdifferenz zusätzlich Strom generiert werden.

Kurzbeschreibung

Ziele des Projekts

  • Entwicklung thermoelektrischer Generatoren
  • Nutzung bisher ungenutzter Abwärmen
  • Erhöhung des Wirkungsgrades bei bestehenden Anlagen
  • Erprobung der Alltagstauglichkeit

Die wichtigsten Ergebnisse

  • Versuchsbetrieb eines Testmodules bei verschiedenen Temperaturbereichen
  • Konzeption und Erprobung eines Standart - Pilotmodules
  • Optimierte Schaltungsvarianten
  • Basisdaten zur Wirtschaftlichkeitsanalyse

Die größten Herausforderungen des Projektvorhabens

  • Da bisher hauptsächlich Ergebnisse aus Labortests vorliegen, können sich beim Einsatz im realen Kraftwerksbetrieb unerwartete Probleme ergeben. Dabei ist nachzuweisen, ob die angenommenen Wirkungsgrade auf Dauer eingehalten werden können.
  • Um höhere Wirkungsgrade zu erreichen, muss eine möglichst hohe Temperaturdifferenz genutzt werden. Für Temperaturen bis ca. 350°C sollen geeignete Materialien und Bauformen erforscht werden.

Kurzbeschreibung

Auch beim Einsatz biogener Energieträger sollte grundsätzlich immer versucht werden, exergetisch möglichst hochwertige Energieformen zu erzeugen. Der Betrieb von biomassegefeuerten Fernwärmenetzen stellt dabei eine relativ unbefriedigende Situation dar, da das hohe Exergiepotential kaum genutzt wird. Mit Hilfe von thermoelektrischen Generatoren soll dieses Potential zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt werden. Durch bloße Durchleitung von Wärme können so zusätzlich ca. 7 % (bezogen auf den durchgeleiteten Wärmestrom) Strom erzeugt werden.

Darüber hinaus soll auch die Nutzung bisher nicht genutzter Abwärmen (z.B. Kaminabwärme) ermöglicht werden. Durch die hohe Flexibilität der thermoelektrischen Generatoren ist eine Integration in die verschiedensten Kessel- und Wärmeübertragungssysteme möglich. Damit besteht ein hohes Potential für zukünftige Einsatzfälle. Aus Biomasse - Heizwerken sollen durch Integration von thermoelektrischen Generatoren Biomasse KWK Anlagen werden. Ebenso kann der Wirkungsgrad von derzeit realisierten Biomasse - Heizkraftwerken erhöht werden.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Optimierung von standardisierten, speziell auf den Einsatz in Biomasseanlagen zugeschnittenen thermoelektrischen Generatoren. Die exakte Ermittlung der Wirkungsgrade, Erprobung der Alltagstauglichkeit und Evaluierung verschiedener Schaltungsvarianten sind dabei wichtige Meilensteine.

Darüber hinaus sollen die elektrischen Wirkungsgrade der thermoelektrischen Generatoren durch den Einsatz neuer, derzeit in Entwicklung befindlicher Werkstoffpaarungen und höherer Temperaturen erhöht werden.

In der ersten Phase soll ein thermoelektrischer Generator im Leistungsbereich von ca. 100 W an drei verschiedenen, beim Biomassekraftwerk Güssing zur Verfügung stehenden Temperaturniveaus getestet werden. Die technischen Grundlagen für einen Einsatz der Technologie bei Biomasse - KWK - Anlagen und Biomasseheizwerken sollen erarbeitet werden.
In der zweiten Phase dieses Projektes soll am Biomassekraftwerk Güssing ein Pilotprojekt zur zusätzlichen Generierung von ca. 10 KW aus derzeit nicht genutzten Exergiepotentialen realisiert werden. Gleichzeitig sollen die techno - ökonomischen Rahmenbedingungen für die Multiplizierbarkeit der Technologie erarbeitet werden.
Schließlich soll eine neue Generation wirkungsgradoptimierter, thermoelektrischer Generatoren entwickelt werden.

Projektstatus

laufend

Projektbeteiligte

Projektleiter (Kontaktadresse)
DI Christian Aichernig
REPOTEC - Renewable Power Technologies Umwelttechnik GmbH
Europastraße 1
A-7540 Güssing
Tel: +43 (0)1/2161895
Fax: +43 (0)1/2161895-15
E-Mail: c.aichernig@repotec.at
Internet: www.repotec.at

Institut
REPOTEC - Renewable Power Technologies Umwelttechnik GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner
TEC COM GmbH (Projektpartner)
TU - Wien, Institut für Verfahrenstechnik (Projektpartner)
Biomasse Kraftwerk Güssing GmbH
& Co KG (Projektpartner)

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