Holzverstromung: ORC und KEV. Informationsanlass 17. September 2014 Geschäftsstelle Pro Holz Thurgau, Verein Thurgauer Landwirtschaft

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Jörg Stanislaus Bäcker
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1 Holzverstromung: ORC und KEV Informationsanlass 17. September 2014 Geschäftsstelle Pro Holz Thurgau, Verein Thurgauer Landwirtschaft

2 Agenda 1. ORC-Technologie 2. Was zu beachten ist 3. ORC Anlagen aus Sicht KEV Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 2

3 ORC: Organic Rankine Cycle Organic Rankine Cycle Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 3

4 Funktionsprinzip Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 4

5 Funktionsbeschreibung Der Organic Rankine Cycle gleicht bezogen auf die einzelnen Komponenten dem klassischen Clausius-Rankine- Kreisprozess. Die wesentlichen Unterschiede liegen in den Prozessparametern Druck und Temperatur beide liegen weit unter den Werten, wie sie in Dampfkraftwerken herrschen und in der Abweichung der Verdampfung und der Kondensation vom isothermen Verlauf. [3] [4] Die Auswahlbedingungen für das geeignetste Arbeitsmedium ergeben sich durch die Temperatur und die Abkühlungskurve der zur Verfügung stehenden Wärmequelle. Durch den starken Einfluss der thermodynamischen Verluste auf den Gesamtwirkungsgrad bei niedrigen Prozesstemperaturen kommt der Auswahl des optimierten Prozesses für die konkrete Wärmequelle weit größere Bedeutung zu als bei herkömmlichen Wärmekraftwerken. Grundsätzlich lassen sich viele der zur Prozessoptimierung entwickelten Verfahren des klassischen Dampfprozesses auch auf den ORC-Prozess übertragen. Einige Ansätze, wie die Zwischenüberhitzung, bringen jedoch wegen der anderen thermodynamischen Eigenschaften der Arbeitsmedien nur begrenzte oder gar keine Vorteile. Andere, wie der Ausbau als superkritischer Prozess (Kritischer Punkt), sind mit Wasser kaum realistisch umzusetzen. Auch der Einsatz eines Rekuperators ist nur mit trockenen Medien sinnvoll. [5] Durch die Verwendung organischer Arbeitsmittel treten jedoch verschiedene neue technische Fragestellungen in den Vordergrund. Turbinen sind meist Sonderturbinen, da sich das Arbeitsmittel stark von Wasser unterscheidet (molare Masse, geringere spezifische Wärmekapazität), die Arbeitsmittel sind teilweise aggressiv, so dass die Oberflächen der Turbinen und der Wärmeübertrager beschichtet oder anders gegen Korrosion geschützt werden müssen, die Dichtung der Kreisläufe ist aufwendiger als bei Wasser, in manchen Fällen nur schwer realisierbar. In jüngster Zeit werden Dampfmotoren/Hubkolbenexpander für ORC-Prozesse entwickelt und eingesetzt. Diese bieten gegenüber Turbinen in den in Relation zu konventionellen Kraftwerken kleinen Leistungsklassen sowie bei den eingesetzten Medien einige Vorteile. Diese Maschinen sind quasi moderne Dampfmaschinen, da sie nach demselben Grundprinzip arbeiten und stellen somit das "Comeback der Dampfmaschine" dar Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 5

6 Systembeschrieb hebbag Legende 1 Schnitzelsilo 2 Thermoöl-Linie 3 Fernwärme-Versorgung 4 Elektrofilter/Kamin 5 Thermoöl-Pumpen/Notkühlung 6 ORC-Modul 7 Strom Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 6

7 Wirkungsgrad elektrisch Was zu beachten ist Wirkungsgrad am Thermoöl Thermischer Input (Thermoöl) Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 7

8 Wärmeleistung thermisch [kw] Was zu beachten ist Volllaststunden Erkenntnis: therm. Leistung für Absatz: mind. 3 MW Anzahl Betriebsstunden: gegen p.a. Stunden pro Jahr [h/a] Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 8

9 ORC-Anlagen aus Sicht KEV EnG: Energiegesetz Rahmen für die Energieversorgung der Schweiz Art. 7a Anschlussbedingungen für Elektrizität aus erneuerbaren Energien EnV: Energieverordnung Detaillierte Regelungen (ua) zur Elektrizität Anhang «1.5 Anschlussbedingungen für Biomasseenergieanlagen» Art. 6 «Uebrige Biomasseanlagen» Art. 6.3 Anschlussbedingungen für Biomasseenergieanlagen» «Dampfprozesse, insbesondere Organic-Rankine-Cycle,» Kostendeckende Einspeisevergütung = KEV Swissgrid Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 9

10 Wärmenutzungsgrad ORC-Anlagen aus Sicht KEV Stand August 2014: Entschädigung: 17.5 bis 28 Rp./kWh je nach Leistung Holzbonus: 3.5 bis 8 Rp./kWh Vergütungsdauer: 20 Jahre Absenkpfad: 0% Energienutzung bezogen auf Energieinput 100% 75% 50% 25% 0% 0% 10% 20% 30% 40% Stromnutzungsgrad Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 10

11 Informationen rund um Energie Daniel Stüssi Leiter Business Development Telefon Informationsanlass Holzverstromung EKT AG 11

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