Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen

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1 Das Vorhaben wird bearbeitet von Gefördert durch: Projektträger: Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen 03KB047 A-D, Projekt DeHoGas Programmbegleitung: Workshop Vom Labor zum Markt Bioenergiekonzepte wettbewerbsfähig machen, Leipzig Timo Zornek, Institut für Verbrennungstechnik, DLR e.v. Inhalt Projektvorstellung Herausforderungen Schwierigkeiten Was wurde erreicht? Was nicht? Technologietransfer / Markteinführung lessons learned Ausblick Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 2

2 Projektvorstellung Nachhaltiges dezentrales Holzvergaserkraftwerk mit gekoppelter Mikrogasturbine (DeHoGas) o Laufzeit: 10/ /2015 o Förderung gesamt: ~1,4 Mio. vom BMWi o Personalmittel: ~ 129 PM über 41 Monate Quelle: DLR\FrankEppler Aufgaben & Ziele o Entwicklung eines Brennkammersystems o Optimierung der Gasreinigung o Untersuchung verschiedener Substrate o Aufbau einer Demonstrationsanlage Quelle: EnBW Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 3 Projektvorstellung Entwicklungsschritte bei der Brennkammer Konzept Auslegung Erprobung Integration Demonstration Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 4

3 Herausforderungen Zeit Techn. Anforderungen Projekt DeHoGas Rechtliche Anforderungen Ressourcen Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 5 Herausforderungen Technische Anforderungen o Stabile Verbrennung o Niedrige Schadstoffemissionen o Integration der neuen Brennkammer o Steuerungstechnische Anbindung der MGT an die Vergaseranlage o Zuverlässiger Betrieb trotz Wechselwirkungen zwischen MGT & Vergaser Gaszusammensetzung während des Betriebs der Mikrogasturbine (Quelle: Abschlussbericht DeHoGas) Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 6

4 Herausforderungen Rechtliche Anforderungen o ProduktSG o CE-Kennzeichnung o BetrSichV o GefStoffV o Gefährdungsbeurteilung o Sicherheitstechnische Abnahme o Baugenehmigung o. Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 7 Schwierigkeiten beim Aufbau der Anlage Standortwechsel während der Projektlaufzeit o Standortsuche und Vertragsverhandlungen o Bauantrag o Errichtung neuer Betriebsräume Steuerungstechnische Kopplung o Zugang nur über Hersteller o Änderungen erfordern ev. eine neue sicherheitstechnische Abnahme Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 8

5 Schwierigkeiten beim Aufbau der Anlage Anlagensicherheit Vermeidung einer Ex- Zone in den Rohrleitungen Anlagenschema (Quelle: Abschlussbericht DeHoGas) Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 9 Was wurde erreicht? Entwicklung der Brennkammer o Zuverlässige & effiziente Verbrennung o Erfolgreiche Integration in die MGT o Robustes Verhalten o Niedrige Schadstoffemissionen Betrieb der Mikrogasturbine mit Vergaseranlage o Erfolgreicher Betrieb der MGT o Bestimmung von Betriebsgrenzen o Ermittlung Optimierungspotentiale Schadstoffemissionen (Quelle: Abschlussbericht DeHoGas) Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 10

6 Was wurde nicht erreicht? Dauerbetrieb o vollständig automatisierter Betrieb o Informationen über Lebensdauer der Anlagenbauteile beim Betrieb mit Holzgas o Informationen über Wartungsintervalle Volllastbetrieb o Aufgrund von Betriebsgrenzen der Leistungselektronik und des Luftverdichters Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 11 Technologietransfer zwischen Projektpartnern mit Mikrogasturbinenhersteller mit Vergaserhersteller mit Anlagenbetreiber durch Veröffentlichungen T. Zornek, T.Monz, A. Berry, E. Erich, J. Jochum, M. de Graaff, A. Kessler, Nachhaltiges dezentrales Holzvergaserkraftwerk mit gekoppelter Mikrogasturbine (DeHoGas), Abschlussbericht, Juni 2016 T. Zornek, T. Monz und M. Aigner, Performance analysis of the micro gas turbine Turbec T100 with a new FLOX-combustion system for low calorific fuels, Applied Energy 159, pp , T. Zornek, T. Monz und M. Aigner, Effizient, Flexibel, Sauber, FLOX- Brennkammersysteme für Mikrogasturbinen. Brennstoff Wärme Kraft (2014),66 (9), S , ISSN T. Zornek, T. Monz und M. Aigner, Experimentelle Charakterisierung eines Holzgas-Brenners für Mikrogasturbinen, 26. Deutscher Flammentag, pp , September T. Zornek, T. Monz und M. Aigner, A Micro Gas Turbine Combustor for the use of Product Gases from Biomass Gasification, Proceedings of the European Combustion Meeting 2013, pp. P4-39, Juni T. Zornek, M. de Graaff, T. Monz und M. Aigner, Potentiale von Mikrogasturbinen bei der Kopplung mit atmosphärischen Festbettvergasern, Energetische Biomassenutzung - Neue Technologien und Konzepte für die Bioenergie der Zukunft, pp , November Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 12

7 Was fehlt für eine Markteinführung? Weitere F&E an der MGT bezgl. Verdichter, Leistungselektronik, Brennstoffkompressor Informationen über Lebensdauer, Wartungsintervalle, Grenzwerte für Verunreinigungen im Holzgas Sicherer, automatisierter und zuverlässiger Anlagenbetrieb Weiteres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen BHKW und Vergaser Wirtschaftlichkeit? Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 13 Lessons learned Es ist ein weiter Weg von der Idee über das Labor in den Markt! Die Entwicklung einer neuen Technologie benötigt eine langfristige Förderung Der Aufwand für die Erfüllung der rechtlichen Anforderungen und für das Projektmanagement wurde bei der Beantragung unterschätzt Unterstützung seitens der Hersteller ist notwendig Der Aufbau einer Demonstrationsanlage/Forschungsanlage bei einem Betreiber ist kritisch Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 14

8 Ausblick: weitere Tätigkeiten am DLR Weitere Entwicklungen an der Mikrogasturbine für die Nutzung von Synthesegase im Projekt Energy Lab 2.0 gemeinsam mit dem KIT geplant Aufbau einer mobilen MGT in Container Technologie Plattform Dezentrale Energie TPDE: Erprobung von Anlagenkonzepten und komponenten im Dauerbetrieb unter realen Bedingungen Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 15 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Entwicklung einer Holzgas-Brennkammer für Mikrogasturbinen, T. Zornek, DLR 16