Referenztechniken der Stromumwandlung aus Biomasse

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1 Referenztechniken der Stromumwandlung aus Biomasse - im Antrag aufgeführte Techniken - BM-HKW mit Dampfturbine, 3 MW el /5,7 MW th BM-HKW mit Dampfmotor, 0,7 MW el /3 MW th Stirling-Motor, 40 kw el, 185 kw th Mindestlast (400 kw-kessel) Alle Systeme mit KWK

2 Referenztechniken der Stromumwandlung aus Biomasse - jetzt festgelegte Systeme - BM-HKW mit Entnahmekondensations-Dampfturbine, bei P max : 6 MW el /8,5 MW th bei Q max : 4 MW el /22 MW th ZWS-Holzvergaser + Gasmotor, 2x1 MW el /ca. 2,6 MW th BM-HKW mit ORC-Anlage, 1 MW el /ca. 4,65 MW th Nutz Alle Systeme mit KWK

3 Methodisches Vorgehen Je Referenztechnik ein existierendes/geplantes Fallbeispiel Evaluierung der Datenlagen zu den Fallbeispielen Komponenten Massen Systemparameter Verallgemeinerung Massengerüst Systemkomponenten Mengengerüst Stoff-/Energieströme Spezifische Prozessemissionen Energieumwandlung Abbildung Lebenswege in BALANCE

4 Entnahmekondensations-Dampfturbinensystem, 6 MW el 62 bar 450 C Turbinen Generator Holz Luft NaOH Gas Luftkondensator Holzkessel 210 C 13 bar 3,5 bar Spitzenlast 2 x G Speisewasserbehälter

5 Entnahmekondensations-Dampfturbinensystem, 6 MW el Stand der Arbeiten Fallbeispiel: HKW Pfaffenhofen Systemkomponenten: bekannt Systemparameter: Bis auf Detailabstimmungen bekannt Massengerüst Systemkomponenten: in Erhebung Stoffflüsse: anschließend aus Massengerüst abzuleiten Emissionen Energieumwandlung: bekannt Weiteres Vorgehen Ergänzung HKW-Systemdetails durch Vor-Ort-Recherche Abbildung des HKW-Systems in BALANCE Stoff- und Energiebilanz HKW-System Abbildung des Lebensweges in BALANCE

6 ZWS-Vergaser und Gasmotor, 2X1 MW el

7 ZWS-Vergaser und Gasmotor, 2X1 MW el Stand der Arbeiten Fallbeispiel: UMSICHT-Vergaser, Realisierungsplanung Systemkomponenten: bekannt Systemparameter: Bis auf Detailabstimmungen bekannt Massengerüst Systemkomponenten: aus Planungsannahmen abzuleiten Stoffflüsse: aus Massengerüst abzuleiten Emissionen Energieumwandlung: wurden generisch aus Literaturdaten und Versuchsanlagenerfahrungen berechnet Weiteres Vorgehen Abbildung des Vergaser-/Gasmotorsystems in BALANCE Stoff- und Energiebilanz System Abbildung des Lebensweges in BALANCE

8 ZWS-Vergaser und Gasmotor, 2X1 MW el Datenbeispiel: Holzgaszusammensetzung Nach Vergaser Teerref. /Gewebefilter N2 (% trockenbasis) CO2 (% trockenbasis) CO (% trockenbasis) H2 (% trockenbasis) 9 16 CH4 (% trockenbasis) 3 0,8 H2O (% feuchtbasis) HCl (mg/nm³) 7 6 H2S (mg/nm³) NH3 (mg/nm³) ,8 Partikel (mg/nm³) <120 Teere (mg/nm³) Gastemperatur am Prozessaustritt: ca. 50 C

9 ZWS-Vergaser und Gasmotor, 2X1 MW el Datenbeispiel: Emissionen Holzgasmotor Emissionen Wert Einheit SO2 0,79 g/mwh NOx 0,51 g/mwh Staub 0,00 g/mwh CO 1,10 g/mwh HCl 0,00 g/mwh HF 0,00 g/mwh H2S 0,00 g/mwh NH3 0,00 g/mwh NMVOC 0,33 g/mwh CO2 238,01 g/mwh CH4 0,23 g/mwh N2O 0,07 g/mwh SF6 0,00 g/mwh HFC 0,00 g/mwh PFC 0,00 g/mwh

10 ORC-Anlage, 1 MW el

11 ORC-Anlage, 1 MW el Stand der Arbeiten Fallbeispiel: HKW Ostfildern, im Bau Systemkomponenten: bekannt Systemparameter: Bis auf Detailabstimmungen bekannt Massengerüst Systemkomponenten: bekannt Stoffflüsse: aus Massengerüst abzuleiten Emissionen Energieumwandlung: generisch aus Literaturdaten, Sollwerten Weiteres Vorgehen Abbildung des HKW-Systems in BALANCE Stoff- und Energiebilanz HKW-System Abbildung des Lebensweges in BALANCE

12 ORC-Anlage, 1 MW el Auszug aus dem Massengerüst, Systemkomponenten Anlagenbezeichnung Länge Breite, bzw. Höhe Masse/ Stck Bemerkung Ø [mm] [mm] [mm] [kg] Holzkessel (Kohlbach) Leergewicht Thermoölkessel Leergewicht Thermoöl im Kessel Summe Thermoölkessel gerundet Thermoöl-Eco Betriebsgew. Warmwasser-Eco Betriebsgew. Kompaktgeh. Ecos LUVO Betriebsgew. Multizyklon Elektrofilter Betriebsgew. Rauchgasventilator/Haube Betriebsgew. Druckluftspeicher Betriebsgew. Hilfskühler Betriebsgew. Sammelgefäß Thermoöl Betriebsgew. Ausdehnungsgefäß Betriebsgew. Wärmetauscher Thermoöl Betriebsgew.

13 Ausgewählte Kennzahlen Biomassesysteme Technologie BM-Dampfturbine ZWS-Holzvergaser + BM-ORC-Anlage Gasmotor Feuerungswärmeleistung 26,7 MW 9 MW (Vergaser) ca. 8,8 MW Kessel-/Vergaserleistung 23,3 MW 7,2 MW (Kaltgas) 6 MW (Thermoölkessel) elektr. Leistung 6,1 MW ca. 2 x 1 MW 1 MW Therm. Leistung BM: max 22 MWth, davon 4 MWth aus Rauchgas-Kond. bei vorl.: ca. 2,6 MW 4,65 MW Nutzwärme aus ORC-Kreislauf, 1,7 MW aus Eco ca. 4 MWel (=Vo llast) System-Backup, Spitzenlast 9,7+19,4 MWth Erdgaskessel kein 10+5 MWth Erdgaskessel Spannungsebene Einsp. (kv) Gesamtwirkungsgrad (%) 81 84,6 3 Jahresnutzungsgrad (Out/In) 0,75 el. Wirkungsgrad (%) 18,2/ ,7 4 /11,4 3 th. Wirkungsgrad (%) vorl.: ,2 3 Vollaststunden (h/a; 6600/ (Vergaser)/ Stro m/wärme) Anmerkungen Pfaffenhofen für Daten 1 gesamt/im reinen Kondensationsbetrieb, bez. auf Brennstoff-Hu (Motor) UMSICHT-Daten 2 bezogen auf Holzgas bei 50 C 5 bez. auf Vergaser-FW L Ostfildern für Daten 3 bezogen auf FWL 4 bezogen auf Thermoöl- Leistung

14 ORC-Anlage, 1 MW el Auszug aus dem Massengerüst, Bauliches Volumen [m³] Fläche [m²] Bodenplatte 600 Fundamente 98 Erdberührte Außenwände 370 Außenwand Silo 825 Innenwände I 385 Innenwände II 504 Decke Schubboden 70 Stahlbetondecken 225 Dach 600 Fassade 1440 Glasflächen in Wand 50 Gitterrost 363 Doppelbodenm 75 Fliesen 25 Abgeh. Decke 70,5