Forschungsgruppe net. Hochschule Offenburg. 1. Energie-Tour. Kraft-Wärme-Kopplung An der Schwelle zum Massenmarkt

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Edith Krämer
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1 Hochschule Offenburg Forschungsgruppe net Prof. Elmar Bollin, Eva Scheck 1. Energie-Tour Kraft-Wärme-Kopplung An der Schwelle zum Massenmarkt Mikro-BHKW auf Stirlingbasis Ergebnisse eines Feldtestes -1-

2 Projekt Energie-Pioniere der badenova AG & Co. KG Erproben 20 Stirling-/ und Dampf-Motoren verschiedener Hersteller 2-jährigen Feldtest unter realen Betriebsbedingungen Ausstatten der KWK-Anlagen mit Messtechnik Kontinuierliche Erfassung und Auswertung der Messdaten Wissenschaftlich-technisch Begleitung durch die Hochschule Offenburg -2-

Wissenschaftlich-technische Begleitung des Feldtests durch die Forschungsgruppe net an der Hochschule Offenburg: Erstellen des Messkonzeptes

Ausrüstung einer Testanlage in Offenburg mit Originalsensoren zur Erprobung der Datenerfassung und -auswertung Funktionsprüfung des

3 Wissenschaftlich-technische Begleitung des Feldtests durch die Forschungsgruppe net an der Hochschule Offenburg: Erstellen des Messkonzeptes mit Sensorspezifikation Konzept der Messdatenerfassung und Messdatenübertragung Erstellen des Datenerfassungs- und Auswerteprogramms Ausrüstung einer Testanlage in Offenburg mit Originalsensoren zur Erprobung der Datenerfassung und -auswertung Funktionsprüfung des Messtechnik an jeder Pionieranlage Monitoring der Messdaten über einen Zeitraum von 2 Jahren Übersichtliche Ergebnisdarstellung der Datenauswertung in Berichten -3-

Energiepionier Robert Stirling (1790 1871) Vor ca.

4 Energiepionier Robert Stirling ( ) Vor ca. 200 Jahren Entwicklung des Stirlingmotors Außenliegende Verbrennung Alternative zur Dampfmaschinen/ Dampfkolbenmotor um Sicherheit und Wirkungsgrad zu verbessern Prinzip: Ausdehnung und Verkleinerung des Gasvolumens beim Erhitzen und Kühlen Durch die Entwicklung eines Doppelkolbenmotors kann ein eingeschlossenes Gasvolumen vergrößert und verkleinert werden und so Arbeit verrichten z.b. einen Generator antreiben. -4-

Energiepionier Robert Stirling (1790 1871) Arbeitsmedium: Luft, Helium oder Stickstoff Antriebsenergie: Holz, Kohle, Erdgas, Sonnenwärme,

5 Energiepionier Robert Stirling ( ) Arbeitsmedium: Luft, Helium oder Stickstoff Antriebsenergie: Holz, Kohle, Erdgas, Sonnenwärme, Biogas, etc Im Prinzip CO2-freier Betrieb möglich: Disch-Stirling mit Solarantrieb Steht im Wettbewerb mit Dampfkolbenmotor, Otto- und Dieselmotor -5-

6 Motoren im Feldtest Whispergen der Fa. WhisperTec Doppeltwirkender Vierzylindermotor mit außenliegender Verbrennung (Stirlingmotor) Kombiniert mit Gasbrennern zur Bereitstellung von Heizwärme und für den Antrieb des Stirlingmotors Drehstromgenerator zur Stromerzeugung Ermöglicht dezentrale Kraft- Wärme-Kopplung -6-

7 Motoren im Feldtest Whispergen der Fa. WhisperTec Standardwärmeleistung: mit Zusatzbrenner: elektrische Leistung: Arbeitsmedium: 7 kw 12 kw 1 kw Stickstoff Drehzahlbereich: Umdreh./min. Abmessungen (BxHxT): Gewicht: Geräuschniveau: 49.0 x 85,0 x 55,5 cm 137 kg 56 db (A) Abbildung : Whispergen-Anlage MS01-7-

8 Motoren im Feldtest Lion-Powerblock der Fa. OTAG - Freikolben-Dampfmotor Medium: Wasserf Phasenwechsel: flüssig, Dampf Linator (Lineargenerator) erzeugt Gleichstrom: Wechselrichter an Bord Gasbrenner für Bereitstellung der Antriebsleistung und Heizwärme -8-

9 Motoren im Feldtest Lion-Powerblock der Fa. OTAG Standardwärmeleistung: elektrische Leistung: 3-16 kw ca. 0,3 2 kw Arbeitsmedium: Prozessdampf ca. 350 C Hubzahl: Hübe/min. Abmessungen (BxHxT): Gewicht: Geräuschniveau: 62 x 126 x 83 cm 195 kg db (A) Abbildung: Lion- Powerblock MS04-9-

10 Messkonzept Mikro BHKW im Feldtest -10-

11 Messwerterfassung und übertragung -11-

Messwerterfassung und übertragung: Dezentrale Erfassung der Messdaten vor Ort bei den Energiepionieren Funk-Übertragung der Messwerte über Fernwirkmodem an die

12 Messwerterfassung und übertragung: Dezentrale Erfassung der Messdaten vor Ort bei den Energiepionieren Funk-Übertragung der Messwerte über Fernwirkmodem an die Hochschule Offenburg Eigenständiger Versand der Messdaten per Archivieren und Auswerten der Messwerte mit geeigneter Software, beispielsweise LabVIEW an der Hochschule -12-

13 Projekt Energie-Pioniere der badenova AG & Co. KG Erste Ergebnisse: Stromproduktion der Lion-Anlagen funktioniert nur eingeschränkt bzw. nicht. Whispergenmotoren laufen zuverlässig. Durchschnittlicher Gesamtnutzungsgrad ca. 80% Best Practise bei Stucke GmbH: Max. Gesamtnutzungsgrad 93,2% (Dez. 2009) -13-

14 Projekt Energie-Pioniere der badenova AG & Co. KG Energiebilanz Whispergen Stirlingmotor: -14-

15 Projekt Energie-Pioniere der badenova AG & Co. KG Erste Ergebnisse: Best Practise Stucke GmbH: Max. elektrische Nutzungsgrad 8,7 % (Dez. 2009). Durchschnittlicher elektrischer Nutzungsgrad ca. 5%. Selbst vergleichbare Anlagen zeigen unterschiedliches Betriebsverhalten. -15-

16 Projekt Energie-Pioniere der badenova AG & Co. KG: Tagessummen erzeugter Strom in drei Testanlagen mit Whispergen Motoren Wh erzeugter Strom MS13 erzeugter Strom MS12 erzeugter Strom MS15-16-

17 Hochschule Offenburg Forschungsgruppe net - Nachhaltige Energietechnik Energie-Pioniere braucht es vom Gasverbraucher zum Stromerzeuger!!! denn nachhaltiger Klimaschutz betrifft uns alle! -17-

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