Biomasse - Prüfungsfragen aus Forum + eigene Lösung

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1 alle anderen Fächer Page 1 Biomasse - Prüfungsfragen aus Forum + eigene Lösung Sonntag, 15. Februar :03 Bioenergiepotential in % Angeben 17%, technisches Bioenergiepotenzial (heute 6,8%)? Also eine Art Kombination aus Folie und Einordnung der Heizwerte von verschiedenen Brennstoffen kam drann. Wenn Ho betrachtet wird treffen sich die Geraden bei 100% auf der xachse also bei 0? Bei Hu treffen sie sich unter der xachse bei 100%. Probleme von verschiedenen Feuerungsarten aufzählen. Unterschub-Feuerung: Einblasfeuerung: Niedrige Investitionskosten, nur für staubförmige Brennstoffe einsetzbar (Sägemehl, Schleifstaub) Rostfeuerung: Trocknung, Austreiben, Abbrand, Nachglühen - Gleich -und Gegenstrom möglich, Problem: unvollständiger Ausbrand Stationäre Wirbelschicht: zirkulierende Wirbelschicht: Chlorkorrosionsvorgang beschreiben. Alkalichloride KCl kondensiert an Überhitzerheizfläche, Asche lagert sich darüber ab, dann KCL und SO2 und O2 zu K2SO4 und Cl2, anschließend Angriff von Chlor auf Rohrwand, FeCl2 regeneriert sich!! 1-2mm Abtrag pro Jahr, Wieso wird Rauchgasrezirkulation gemacht. Eine Graphik musste man erklären und beschriften. Die einzelnen Bauteile und wo was geschieht. Rauchgasrezirkulation reduziert Sauerstoffanteil => Verbrennungsgeschwindigkeit sinkt => Temperaturspitzen werden verhindert, und damit NOx-Bildung? Risikowahrscheinlichkeit. Aus dem Kapitel 1? Die Graphik von Kapitel 1-25 Beschreiben mit dem R/P Verhältnis Raumbedarf für Lagerung von Biomasse und auch Betrachtung vom Heizwert. Und das Verhalten wenn es

2 alle anderen Fächer Page 2 getrocknet wird, wie und was verändert sich Carnot Wirkungsgrad. Isotherem Wärmezufuhr, Was ist in der 17. BImSchGV zu finden. Verordnung zur Abgasverbrennung, mindestens 850 C oder 1100 C für 2s, Feinstaubgrenzwerte Nachteile Rostfeuerung und von Wirbelschicht. (2-26/ Rostfeuerung Vorteil: weit verbreitet, günstiges für Teillast Rostfeuerung Nachteil: Leistungsbegrenzung wegen Rost, Langsame Regelbarkeit, hoher Luftüberschuss und somit schlechter Wirkungsgrad, hoher Feuerungsverlust, Verschlackung, Chlorkorrision Wirbelschicht Vorteil: hohe Wärmeübertragungsraten, Niedrige Verbrennungstemperatur (wenig NOx) Wirbelschicht Nachteile: hoher Verschleiß der Heizflächen, Schlechtes Teillastverhalten, Hoher Eigenbedarf bei zirkulierenden Wirbelschichten? Folien 5-7 bis 5-10 Welche Arten von Abwärmenutzung gibt es bei der Biogasanlage Abwärmenutzung aus der Stromproduktion KWK wird für Vergärung im Fermenter verwendet (Temperatur Fermentation (32-42 C mesophil, C thermophil) Kaltgaswirkungsgrad beim Kapitel Vergasung Chemisch gebundene Energie des Nutzgases, bei allothermer Vergasung höher aber Teil des Nutzgases wird zurückgeführt.

3 alle anderen Fächer Page 3 (eigen) Teerzusammensetzung bei verschiedenen Vergasertypen?Gleichstromvergaser, Gegenstromvergaser, Wirbelschichtvergaser (6-30) ORC Anlagen zeichnen Aufzeichnen des Mirkogasturbinenprozesses. Mit Rekuperator. TS Diagramm. Grund wieso bei Großen Gasturbinen kein Rekuperator verwendet wird. Bei großen Gasturbinen mit Gegendruck Wärmeabnehmer? Wieso wird bei der einen Gruppe mit der Pelletsverbrennung für Schule und Mehrzweckhalle 2 Geräte verwendet statt nur einer großen Hackschnitzelanlage. Bessere Koppelbarkeit? Siehe Gasturbine mit Entnahmekondensationsturbine und koppelbarem Niederdruck-Teil Zeichnung einer Biogasanlage mit Fermenter, BHKW...

4 alle anderen Fächer Page 4 In welcher Weise wird Biomasse mitverbrannt, verschiedene Konzepte und Bemerkungen dazu. Komplett verbrannt (Holz) Fermentation Vergasung Am wirtschaftlichsten aber: Mitverbrennung in Kohlekraftwerken - Meist Holz Ernte Faktor RME und BtL vergleichen. RME = Rapsmethylester; BtL = Biomass to Liquid KNRA = Kumulierter Nicht Regenerativer Aufwand (KRA - regenerativer Aufwand) Erntefaktor=Nettoarbeit/KumulierterEnergieaufwand Ertrag RME/BtL = 1550 l / 4030 l (8-398) Verhältnis Heizwert im Vergleich zur Luftzahl bei den verschiedenen Vergasungsarten. Allotherm, Autotherm. Heizwert autotherm: 2-5MJ/kg Heizwert allotherm: ca. 10MJ/kg

5 alle anderen Fächer Page 5 Stickstoffgehalt, Sauerstoffgehalt Schwefelgehalt von Biomasse im Vergleich zur Kohle. Biomasse deutlich geringerer Schwefelgehalt, oft keine Schwefelabscheider notwendig Gras/GanzpflanezN: ca. 1000mg/kg --- Kohle > 4000mg/kg NOx hängt vom Standort ab und durch Düngereinsatz bestimmt Holz - Grasschnitt: 1-20g/kg --- Kohle 15g/kg Sauerstoffgehalt: Chlorgehalt, sehr hoch bei Biomasse! - Gefählrich, siehe Chlorkorrosion Lohnt sich Mitverbrennung von Biomasse wirtschaftlich?? Wird es großtechnische in Deutschland angewandt? Mitverbrennung ist sehr wirtschaftlich, Bis zu 15% Biomasse, meist Pellets, Deutschland kaum genutzt, nur Weihnachtsbäume? Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Kapitalwertmethode Erlöse.? ORC Kreislaufzeichnen, Wirkungsgrad benennen. Wieso evtl. ein eigener Thermoölkreislauf nötig ist. Welche Mitverbrennungsarten gibt es denn? Mitverbrennung in Kohlebrennern, Wirbelschichten, Vorvergasung Wirbelschicht (Wegen schlechter Mahlbarkeit von Biomasse aber nur begrenzt tauglich)

6 alle anderen Fächer Page 6 Bei Rostfeuerung sowieso, keine Zusatzinvestition nötig Arten der Wirbelschichtfeuerung. Stationäre/blasenbildende Wirbelschicht, Zirkulierende Wirbelschicht (77/416) - Wie sieht es zeitlich mit der Trocknung von Holz aus. Tage, Monate, Jahre??? Schätzung ca. ein Jahr von Waldholz, Heizwert bezogen auf feuchte Brennstoffmasse steigt Ändert sich dadurch das Gewicht beim Trocken von Holz?? Ja durch teilweise Zersetzung durch Bakterien sinkt Trockenmasse. Die Trockenmasseverluste können kompensiert werden, wenn im Lagerzeitraum auch der Wassergehalt sinkt, wodurch der Heizwert (bezogen auf ein kg feuchten Brennstoff) zunimmt Probleme mit Wirbelschichtfeuerung. Wirbelschicht Nachteile: hoher Verschleiß der Heizflächen, Schlechtes Teillastverhalten, Hoher Eigenbedarf bei zirkulierenden Wirbelschichten, hohe Temperatur - dadurch Chlorkorrosion? Wirtschaftlich. 1,5Promill der Investkosten KA was da genau gemeint war. Erklären der Rauchgasreinigungsverfahren Grobstaubfilter als Zyklon (T bis über 800 C) Feinstaubfilter, Gewebefilter / Elektrofilter / Sandfilter (T kleiner 500 C) Nasswäscher für Teere und Feinstaub (T C) Venturiwäscher? Erlöse errechnen. Bereich bei 2MW 5000 h/a welche Äquivalente... Vorteile Biogasverbrennung in Gasturbine und Gasmotor Vorteile Gasmotor: Geringere Heizwerte des Gases möglich ( kj/kg) Leistung (0,1W-10MW) Gasturbine: hohe Leistungen ( MW) Nachteile Gasturbine: Hoher Heizwert benötigt ( MJ/kg)? TQ Diagramm Kapitel 2

7 alle anderen Fächer Page 7 TQ-Diagramm für Wärmetauscher? Entweder 2 exotherme Reaktionen Nennen von folie 6-7? oder wenns anders droben steht dann 2 endotherme. SOFC Brennstoffzelle beschreiben. Methan und Wasserdampf reagieren mit Luft, es entsteht CO2, H2O, H2 Die Besonderheit besteht in der Reformierung des Methans mit Wasser in Wasserstoff und Kohlenmonoxid ( CH4 + H2O --> 3H2 CO) Arbeitstemperatur SOFC T > 800 C? Und den Gleichgewichtswert K in Druckform für die C+CO2 --- Was ist: 1 GV zu finden in Kapitel 7 Antwort Großvieh Einheit, 1 GV = 500 kg Lebendgewicht? Wie verhält es sich mit dem Einfluss von Druck und Temperatur auf das Gleichgewicht. Worin liegen die Unterschiede zwischen Feststoff- / Flüssigfermentation. Bakterien benötigen immer flüssiges Medium Nassfermentation: 12-15% TS-Gehalt (Substrat noch pumpbar, am weitesten verbreitet) (327/416) Feststofffermentation: 16-40% TS-Gehalt (Substrat ist "stichfest", nicht pumpfähig) Wie ist die Unterscheidung beim EEG. Beim EEG wird entschieden ob das Substrat vor der Einbringung stichfest ist Wo liegt der Vorteil des Gases aus der Biogasanlage und der thermischen Vergasung. Wie sieht es auch aus mit dem Heizwert. Vorteil Biogasanlage: Reste aus Agroindustrie (Bier, Alkohol, Kartoffelverarbeitung, Zuckergewinnung, Obst (Trester)) können verwendet werden, plus Reststoffe aus Kommunen (Biotonne, Marktabfälle, Schlachtrückstände) Biogas: CH4-Gehalt bei ca. 50 Vol%, viel CO2 Für Weiternutzung im Erdgasnetz muss Methan-Gehalt angepasst werden (CO2-Wäsche) Daher eher für Ottomotor / Zündstrahlmotor Vorteil thermische Vergasung: Meist Holz, Kann für Gasturbinen verwendet werden / direkt in Gasnetz eingespeist Quelle des ersten Fragesatzes zur Klausur von (eigen) Verschiedene Brandarten bei der handbestückten Feuerung mit Vor- und Nachteilen Durchbrand: Problem, alle Verbrennungsreaktionen gleichzeitig, keine Anpassung der Luftmenge, für Kohleverbrennung; Flammenspiel => Kaminöfen Oberer Abbrand: Luft gelangt seitlich zum Glutbett (Entaschen nur im kalten Zustand Unterer Abbrand: Vertikaler Unterbrand: Primärluftzufuhr von oben, Brenngase werden freigesetzt, Gute Luftanpassung

8 alle anderen Fächer Page 8 möglich, gute Verbrennung, lange Abbrandzeiten Seitlicher Unterbrand: Was zeichnet einen Brennwertkessel aus? Ein Brennwertkessel nutzt den Wasserdampf, der im Abgas enthalten ist. Der Dampf wird kondensiert, und man erhält Wärme, und kann somit den Wirkungsgrad steigern. Somit ist ein Wirkungsgrad von über 100% möglich, da sich der Wirkungsrad i.a. auf den Heizwert bezieht, wo Wasserdampf gasförmig vorliegt. In welcher Beziehung stehen kwh und MJ? 3.6 MJ sind eine kwh: 3,6MJ = 1 kwh 1 MJ = 0,278 kwh Was versteht man unter der Stromkennzahl σ? Verhältnis von elektrischer Leistung zu Nutzwärmeleistung: Wie geht man bei der Anlagenplanung vor? Gemäß HOAI, 1. Grundlagenplanung, 2. Vorplanung 1. Grundlagenplanung: Konzeption Bedarfsermittlung Wirtschaftlichkeitsrechnung Bedarfsermittlung: Schätzen wie viel Energie pro Jahr (kwh/a) (ein Haus kwh/a, bzw.

9 alle anderen Fächer Page 9 Schätzwerte) Anschließend Nennleistung (Energie / Jahresvolllaststunden) Nennleistung in Kesselleistung mit Wirkungsgraden Daraus ergeben sich spezifische Investitionskosten Brennstoffnutzungsgrad anhand des JahresEnergieverbrauchs, mit Jahresnutzungsgrad, und Netzverlustleistung ergibt Brennstofbedarf: Daraus ergeben sich die bedarfsgebundenen Kosten --- Klausur Tatsächliche Fragen unten: Welche Probleme treten bei der Fermentation auf: Lignin Welche Probleme treten bei der Vergasung auf: Teere SOFC beschreiben, mit Anode, Kathode Würden Sie eher hoch- oder niedertemperatur-brennstoffzellen verwenden? Einbindung eines ORC in das Heiznetz, zeichne Schaltbild Wieso wird bei ORC ein Thermoöl-Kreislauf verwendet? Ggf. Rauchgastemperatur zu hoch für den ORC Kreisprozess! Daher üblicherweise immer ein Thermoöl- Kreislauf Methanreformierung und Gleichgewichtskonstante? Wie ändert sich die Gleichgewichtskonstante bei steigendem Druck? Wie bei steigender Temperatur? Wie verhält sich der Trockenmassezuwachs in Abhängigkeit von der Temperatur? (T-m-Diagramm) / m-t-? Wie verhält sich der Wirkungsgrad einer Biomassefeuerung in Abhängigkeit der Feuchtigkeit? T-Q-Diagramm? Brenntemperatur bei feuchtem Brennstoff ist niedriger.. Was regelt die 17. BImSchVG? Was sind Immissionen? Primärenergieeinsparung bei Nutzung von Biogas? Stromerzeugung vs KWK vs KWK Aufbereitung direkt vor Ort Wie ändert sich Lagerbedarf und Trockenmasse in Abhängigkeit der Aufbereitungsart Stichwort: Hackschnitzel, Pellet-Pressung, etc. Wie ändert sich die Trockenmasse über die Zeit? Abbau von organischer Masse durch Bakterien?! Was ist bei der kontinuierlichen Bestückung einer Biogasanlage zu beachtne? Welchen Einfluss hat das auf die Bakterien?

10 alle anderen Fächer Page 10 Stichwort Verweilzeit der Baktieren Zeichne Wurfbestückung eines Rostes. In welche Richtung geht dann der Rost? Was passiert mit Wurfgut, was fliegt wie weit? Was passiert mit Keinstpartikeln? Rost bewegt sich entgegen der Wurfrichtung, große, schwere Teile weiter, leichte weniger weit, Kleinstpartikel in den Rauch Welche Aschearten gibt es? Rostasche, Flugasche, Cyklonasche Was passiert mit dem Rauchgas? Staubabscheider, Cyklonabscheider, Flugasche Welche unterschiedlichen Arten von Treibstoffen kann man aus Biogas herstellen? (oder so ähnlich) Ethanol, Methanol,? "Hinweise zum Ablauf der Prüfung:" Angefangen mit Fragen zu einer Person, dann gleichzeitige Befragung zu verschiedenen Themen, inklusive teilweise Fragen auf Papier, wo man direkt Skizzen oder Schaubilder anzufertigen hat.