Biomasse KWK mit ORC Technik

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1 Biomasse KWK mit ORC Technik Turboden T600 CHP (600 kwel) 1

2 Biomasse KWK Anlagen kwel 2

3 Thermodynamischer Prozess Dem ORC-Prozeß wird Thermoöl hoher Temperatur zugeführt, welches ein geeignetes organisches Arbeitsmittel im Verdampfer vorwärmt und verdampft (8 3 4).Der Arbeitsmittel-Dampf treibt die Turbine an (4 5), welche direkt mit dem elektrischen Generator über eine elastische Kupplung verbunden ist.der Abdampf aus der Turbine strömt in den Regenerator (5 9), wo er die Arbeitsmittel-Flüssigkeit vorwärmt (2 8).Der Dampf wird dann im Kondensator, welcher mit dem Rücklauf des Heißwassers gekühlt wird, verflüssigt (9 6 1).Die Arbeitsmittel-Flüssigkeit wird schließlich mittels der Arbeitsmittelpumpe (1 2) in den Regenerator und dann in den Verdampfer gepumpt, womit der Kreisprozeß im geschlossenen System vervollständigt ist. 3

4 Vorteile Hoher Wirkungsgrad Sehr gutes Teillastverhalten Niedrige Drehzahl der Turbine (direkt an den Generator gekoppelt) Flüssigkeitsfreie Expansion (keine Erosion der Turbinenschaufeln) Lange Lebenserwartung aller Komponenten Niedrige Wartungs- und Instandhaltungskosten Hohe Zuverlässigkeit (Admont Betriebstunden; Verfügbarkeit ca. 98%) Vollkommen automatischer Betrieb. Kein Dampfkesselwärter erforderlich Komplett wärmegeführter Betrieb möglich Kein Wasseraufbereitungssystem erforderlich TURBODEN 4 Wartenberg - (D) Mai. 2006

5 Wirkungsgrade 100 % 79% Thermische Leistung ab Thermoöl Thermische Leistung an die Wärmeabnehmer 18 % Elektrische Leistung 3% Thermische und elektrische Verluste TURBODEN 5 Wartenberg - (D) Mai. 2006

6 KWK Anlagen : Standardgrössen Wärmequelle Thermoöl-Temperaturen (ein/aus) T500-CHP T600-CHP T800-CHP T1100-CHP T1500-CHP Thermoöl in Thermoöl in Thermoöl in Thermoöl in Thermoöl in geschlossenem geschlossenem geschlossenem geschlossenem geschlossenem Kreislauf Kreislauf Kreislauf Kreislauf Kreislauf 300 / 250 C 300 / 250 C 300 / 250 C 300 / 250 C 300 / 250 C Thermoöl-Massenstrom 23.6 kg/s 28.3 kg/s 36.3 kg/s 51 kg/s 74 kg/s Thermische Leistung vom Thermoöl 2900 kw 3500 kw 4500 kw 6200 kw 9000 kw Heißwasser-Massenstrom 28.1 kg/s 33.9 kg/s 43.3 kg/s 59.6 kg/s 58.4 kg/s Heißwasser-Temperaturen (ein/ aus) Thermische Leistung an das Heißwasser 60 / 80 C 60 / 80 C 60 / 80 C 60 / 80 C 60 / 90 C 2320 kw 2800 kw 3580kW 4930 kw 7350 kw Elektrische Nettoleistung 500 kw 600 kw 800 kw 1100 kw 1500 kw Elektrischer Generator asynch., 3 phasen, N.S., 650 kw asynch., 3 phasen, N.S., 750 kw asynch., 3 phasen, N.S., 930 kw asynch., 3 phasen, N.S., 1250 kw asynch., 3 phasen, N.S., 1650 kw 6

7 Ein vormontierter Rahmen bis 800 kwel T 600 Modul(600 kwel) TURBODEN 7 Wartenberg - (D) Mai. 2006

8 Mehrere vormontierte Rahmen über 800 KWel T 1500 Modul (1500 kwel) TURBODEN 8 Wartenberg - (D) Mai. 2006

9 Referenzprojekt Sauerlach 4 Die Wärmeabnehmer - Industriegebiet - Ortszentrum - kommunale Gebäude - Wohnsiedlungen Länge des Fernwärmenetzes: 16 km (Endausbau) 4 Die Leistung - Biomasseleistung: 3 MWth in erster Ausbaustufe (TÖK) - Biomasseleistung: 2 MWth in zweiter Ausbaustufe (HWK) - Spitzenlast-(Raps)ölbrenner: 4 MWth - max. elektrische Leistung: 530 kwel 4 Kosten einschließlich Fernwärmenetz - EUR 8,9 Mio. netto 4 Zeitlicher Ablauf - Inbetriebnahme Thermoölkessel Inbetriebnahme ORC Anlage Februar 2004 (Quelle : Gammel Engineering) 9

10 Aufteilung Investitionskosten Baunebenkosten 9 % Grundstück/Erschließung 4 % Baukonstruktion 15 % Biomassekessel 11 % ORC-Anlage 9 % Fernwärmenetz 45 % Spitzenlastkesselanlage 4 % Kaminanlage 0,5 % Rohrdämmung 0,5 % (Quelle : Gammel Engineering) Elektroinstallationen 2 % 10

11 Sauerlach : Technische Daten Länge Wärmenetz Hausanschlüsse Angeschlossene Leistung Verkaufte Wärme Biomassebedarf Einsparung Heizöl Erzeugter Strom 16 km kw ca MWh/Jahr ca t/jahr ca l/jahr ca MWh/Jahr (Quelle : Gammel Engineering) 11

12 Sauerlach Jahresdauerlinie Verteilung des Jahreswärmebedarfes für das Biomasseheizkraftwerk Sauerlach relative Wärmelast 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 max. Heizleistung: 7100 kw Abdeckung durch Spitzenlastkessel Abdeckung durch Biomassekessel 2 Grundlast: Biomasse-ORC u. Eco 70 % Mittellast: 2.Biomassekessel 27 % Spitzenlast: Heizölkessel 3 % Abdeckung durch Biomasse-ORC 0, Jahresstunden (Quelle : Gammel Engineering) 12

13 Sauerlach : Einbringung ORC Modul 13

14 Biomasse KWK Anlagen mit Turboden ORC Modulen in Betrieb : 38 Anlagen (Stand April. 2006). : T500 (6) : T600 (7) : T800 (3) : T1100 (10) : T1500 (12) Abwärmenutzung : Fernwärme : 19 Trockenkammern: 8 Pelletswerke : 3 Prozesswärme : 5 Keine Nutzung : 2 Absorpitonsanlagen :1 Länder : Österreich:21 Deutschland:10 Italien: 4 Schweiz: 2 Czech R.:1 TURBODEN 14 Wartenberg - (D) Mai. 2006

15 Typische Anwendungen Grundlast in Wärmenetzen : Neue Netze Biomasse [bsp. Sauerlach(500 kwel), Altenmarkt (600 kwel), Altötting (800 kwel), Lienz (1100 kwel)] Bestehende Netze Biomasse [bsp:wolnzach (500 kwel); Dobbiaco (1500 kwel)] Bestehende Netze Fossile Energie [bsp: Oerlinghausen (600 kwel); Siezenheim (1500 kwel) ] Beheizung Trockenkammern in Sägewerken [bsp. Admont(500 kwel), Templin (600 kwel); Theurl Thal Aue (1100 kwel), Schwaiger - Hengersberg (1500 kwel), Gmach - Pösing (1500 kwel), Weinzierl - Vislshofen (1100 kwel); Mayer Melnhof - Leoben (3 x 1500 kwel)] TURBODEN 15 Wartenberg - (D) Mai. 2006

16 Typische Anwendungen Trocknung bei Pelletswerken [bsp. Ziegler Plössberg (1100 kwel), Schachl Abtenau (1100 kwel), Pabst - Zeltweg (1500 kwel), Mayr Melnhof - Leoben (3 x 1500 kwel)] Prozessenergie in Holzindustrie Holzpressen [bsp. STIA - Admont (800 kwel), Weitzer Weitz (800 kwel); Tilly Althofen (1500 kwel] Trocknung in MDF und Spanplattenindustrie [bsp: MDF Hallein (1500 kwel)] Kühlung mit Absorptionskühler [bsp. Bregenz (1100 kwel); Im Bau : Teufelberger Wels (500 kwel)] TURBODEN 16 Wartenberg - (D) Mai. 2006

17 Neue KWK Anlagen mit Turboden ORC Modulen in Europa Installierte Leistung [kw] [ Installierte Leistung ORC [kw] Jahr Polen Deutschland Schweitz Holland Italien Cech. Republik Österreich Gesamtleistung * Gesamtleistung Deutschland TURBODEN 17 Wartenberg - (D) Mai. 2006

18 Neuentwicklungen Wärmequelle Thermoöl-Temperaturen (ein/aus) Thermische Leistung vom Thermoöl Heißwasser-Temperaturen (ein/ aus) T200-CHP Thermoöl 300/250 C 1200 kw 60/80 C T2000-CHP Thermoöl 300/250 C kw 65/95 C Thermische Leistung an das Heißwasser 980 kw 9800 kw Elektrische Nettoleistung 200 kw 2000 kw T200 Entscheidung bezüglich Serienproduktion im 2. Halbjahr 2006 T2000 Entwicklung abgeschlossen mehrere Angebote in Verhandlung 18

19 Eine neue Entwicklung: Das Split System Grundprinzip: Wärme von Rauchgasen auf mittleren/niedrigen Temperatur- Niveau nutzbar für zusätzliche Vorwärmung des organischen Arbeitsmittel der ORC Anlage, anstatt von Wassererwärmung. Zusätzliche Zufuhr von Thermoölleistung auf niedrigem Temperaturniveau (Vorlauf/Rücklauf Temp. 250/130 C) Zusätzlich verfügbare Thermoölleistung ist abhängig von Feuchtigkeit der eingesetzten Biomasse (kein Ersatz des Luftvorwärmers) Zusätzlicher Thermoöl Ekonomiser, Verrohrung, Pumpe, 3- Wegeventil und Wärmetauscher Thermoöl/Arbeitsmittel notwendig Höherer elektrischer Wirkungsgrad Gesamtanlage (erzeugte elektrische Leistung / Brennstoffleistung Biomasse) (Grössenordnung bis ca. + 10%) Erste Anlage mit dieser Neuerung seit Dezember 2005 im Betrieb (T1500 Anlage in Bayern) 19

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23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 23