Analyse von Holzgas-Motor- BHKW Methodik Zschunke, Bräkow, Schüßler, Treppe

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1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Thermodynamik und Technische Gebäudeausrüstung Analyse von Holzgas-Motor- BHKW Methodik Zschunke, Bräkow, Schüßler, Treppe Sulzbach-Rosenberg,

2 Projekt Analyse von Holzgas-Motor-BHKW (HGM-BHKW) Auftraggeber: Bundeslandwirtschaftsministerium (derzeit BMELV), vertreten durch Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 2 von 22

3 Motivation Handlung im Interesse der Land- und Forstwirte Als Betreiber Als Lieferant für größere Anlagen TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 3 von 22

4 Ziel aktuellen Beitrag zur Stabilisierung der Wiedereinführung der Holzvergasung Vergleich der HGM-BHKW-Technik mit anderen KWK- Technologien Handbuch, Hilfe für den künftigen Anwender für die Projektvorbereitung Orientierungsziel 1 Beitrag zu Standards Sicherheit Überwachung Orientierungsziel 2 Identifikation des Handlungsbedarfes für die Wissenschaft TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 4 von 22

5 Im Angebot (bzw. in der Inbetriebsetzung) sind in Deutschland zur Zeit Biomasse-Vergasungs-BHKW-Anlagen zwischen 40 bis 1400 kw el 100 bis 3000 kw fwl TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 5 von 22

6 Zunehmende Ausstattung mit Messtechnik (Beispiele) FZK, FhI UMSICHT, FhI IFF Mgb, CUTEC, ZSW, ATZ, IUTA, IE Lzg, TU Stuttgart, Uni Kassel, TU Berlin, TU Bergak. Fbg, TU Dresden. Apparatur der Gräbner jun. Holzgasanlagen Vergaser der Kuntschar Energieerzeugungs GmbH Zunehmende Praxis- und Verbrauchernähe TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 6 von 22

7 Warum TU-Dresden? Vorarbeiten: Untersuchungen und wissenschaftliche Arbeiten am Forschungsvergaser der TU Dresden ( IGEL ) Autoren: Schneider, Klemm, Böhning (Auswahl) Traditionen in der Bewertung energietechnischer Anlagen (Dittmann) u.a. Keine eigenen kommerziellen Interessen der TU Dresden oder ihrer Tochtergesellschaften in Bezug auf die Vergasung TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 7 von 22

8 Analyse von Holzgas-Motor-BHKW (HGM-BHKW) Projektbudget äußerst gering Aufgabe nur unter Hinzuziehung von Personalmitteln des Freistaates Sachsen möglich INFORMATION und WISSEN als einzige Währung Projektlaufzeit: bis März 2008 TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 8 von 22

9 Vorgehensweise im Überblick 5 Praxisanlagen bis zu 24 h mit messtechnischer Hilfe beobachten Übergabe der Rohdaten an den Betreiber/ Hersteller Keine Bezahlung durch Betreiber/ Hersteller Datenkorrektur und Datenaufbereitung durch TU Dresden (Durchführung und möglichst nachvollziehbare Dokumentation) Gleiche Verfahrensweise mit den vom Betreiber/ Hersteller selbst gewonnenen und zur Verfügung gestellten Daten Wo möglich, Abstimmung und Datenaustausch mit Projekten ähnlicher Zielrichtung TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 9 von 22

10 Vorgehensweise im Detail Vorbereitungsgespräch an den Anlagen, Vertrauen aufbauen, Randbedingungen klären Suche nach beidseitigem Nutzen einer (bis zu) 24h Messung Vertraulichkeitsvereinbarung (Daten-) Einschätzung durch den Hersteller Vorbereitung und Durchführung der Messung, im Beisein des Herstellers, Diskussion und Übergabe der Rohdaten Bearbeitung der Daten und Bilanzierung, verbunden mit Protokollierung der Änderung, Anonymisierung Diskussion mit Fachkollegen, die ebenfalls ihre oder andere Vergaser vermessen (haben) Auswertung mit den Herstellern TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 10 von 22

11 Konzept Berichterstattung Für jede Anlage gibt es einen Spezialbericht (vertraulich, Informationen zum Anlagenbetrieb, Umwandlungsschritte von den Rohdaten zu den Bilanzdaten) Gesamtbericht enthält anonymisierte Daten und - nur nach konkreter Freigabe durch Betreiber anlagenbezogene Daten Entwurf Gesamtbericht geht als vertraulicher Entwurf an FNR Zu veröffentlichender Endbericht Freigabe durch die Beteiligten Vertrauensbasis für Nachfolgeprojekte schaffen Gute Ergebnisse anlagenbezogen Schlechte Ergebnisse anonymisiert oder generalisiert TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 11 von 22

12 Auswahl der Anlagenkonzepte: Kriterien: Komplett-BHKW Dauerbetrieb aufgenommen Anlage möglichst von Dritten betrieben angefragt: Bernd Joos u. Fam. Baumann Reg-Energy GmbH, Kuntschar Energieerzeugung GmbH u. ASYT GmbH Lunzner Holz- u. Biogastechnik, Mothermik GmbH, BISEA GmbH, DreBe GmbH, Hörmann Energietechnik GmbH, Biomassenergiesysteme GmbH & Co. KG TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 12 von 22

13 Welche Daten? TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 13 von 22

14 Möglich - Gegenwart Energie Energie Luft Zusatzstoffe Vergasungsmittel Energie Zusatzstoffe BS Brennstoffaufbereitung BS PG Vergaser 0 Gasaufbereitung PG N BHKW El. Energie Wärme Abgas Reststoffe Reststoffe Wärme Reststoffe Wärme TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 14 von 22

15 Minimum aus Anwendersicht: Kopplung Wirtschaftlichkeit und Ökologie Zusatzstoffe Energie El. Energie Brennstoffaufbereitung? Brennstoff Vergasungs- BHKW Wärme Abgas Reststoffe TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 15 von 22

16 Gesamte Maschine Tagesbilanzen und Jahresbilanzen von Energie (Brennstoff, Elektroenergie, Wärme) Stoffe Kontrolle durch Aufstellen der Jahresbilanzen Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff Stickstoff TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 16 von 22

17 Messtechnische Ausstattung Mobile Messtechnik für Produktgas (Rohgas) (CH 4, H 2, O 2, CO) Motorabgas (CO, NO x, O 2 ) ggf. Einsatz von FTIR In Zusammenarbeit mit Hersteller und Betreiber: Gasentnahmemöglichkeiten Volumenstrommesstechnik im Gasstrom Brennstoff und Reststoffe: Masseströme Zusammensetzung (Elementarzusammensetzung, Asche, Heizwert im Labor der TU Dresden) Erfassung weiterer Anlagenparameter elektrische Leistung Eigenverbrauch Wärmeauskopplung Beispiel TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 17 von 22

18 Messdauer Mittelfristig anzustreben: Zertifizierung 150 h 500 h Innerhalb des Projektes anzustreben: 24 h Minimum: 5 h Jede Wanderung beginnt mit dem ersten Schritt. Bitte wandern Sie mit! TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 18 von 22

19 Wir sind dankbar für Hinweise! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 19 von 22

20 Die Zukunft Praktische Untersuchungen: weitere Zerlegungen Theoretische Untersuchungen: - Brennstoffaufbereitung: Trocknung - Vergaser: Kinetik, Reaktionsablauf - Gasaufbereitung: Verschmutzung WÜ, Reaktionskinetik - BHKW: Mischung, Verbrennung TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 20 von 22

21 Biomasse Annahme Lagerung Zuführung th./ch. Vergasung Gasreinigung, (-kühlung) chemischkinetische. Wandlung Stromerzeug. Wärmetausch. TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 21 von 22

22 TU Dresden, Analyse von Holzgas-Motor-BHKW Folie 22 von 22

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