Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung. Kiel,
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- Detlef Kappel
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1 Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung Kiel,
2 AGENDA 1. SWF Energie Service GmbH 2. Technologien zur Erzeugung von Strom aus Biomasse 3. Holzheizwerk Langballig 4. Biomasse KWK-Anlage Tarp 5. Zusammenfassung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 2
3 AGENDA 1. SWF Energie Service GmbH 2. Technologien zur Erzeugung von Strom aus Biomasse 3. Holzheizwerk Langballig 4. Biomasse KWK-Anlage Tarp 5. Zusammenfassung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 3
4 Stadtwerke Flensburg 100 prozentige Tochter der Stadt Flensburg (ca Einwohner) Versorgungsgebiet: Einwohner Erzeugungsanlagen: - HKW Flensburg (Steinkohle, EBS, Holz) - Biomasse HKW Brunsbüttel (Holz) - Holzheizkraftwerk Langballig (Holz) - Biomasse KWK Anlagen Tarp (in Bau) Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 4
5 Vorstellung SWF Energie Service GmbH 100% Tochter Der Stadtwerke Flensburg Geschäftsbereiche: Beratung und Planung Beratung und Planung Projektmanagement technisch wirtschaftliche Konzepte Planung Wärmeversorgung Langballig Energieversorgung auf Basis regenerativer Energiequellen Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 5
6 AGENDA 1. SWF Energie Service GmbH 2. Technologien zur Erzeugung von Strom aus Biomasse 3. Holzheizwerk Langballig 4. Biomasse KWK-Anlage Tarp 5. Zusammenfassung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 6
7 Übliche Verfahren zur Erzeugung von Strom aus Biomasse Wasserdampf Prozess ORC Prozess Vergärung Hohe Drücke im Prozess für angemessene Wirkungsgrade erforderlich Für kleinere Anlagen ungeeignet Niedrige Drücke im Prozess erlauben BoB Niedrige elektrische Wirkungsgrade Hohe elektrische Wirkungsgrade durch Motoren Substratverfügbarkeit zunehmend schwierig Unvollständige Substratumsetzung im Vergärungsprozess Benötigte Eigenschaften: Flexibilität bei Substrat Hoher elektrischer Wirkungsgrad Für kleine und mittlere Anlagen geeignet Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 7
8 Begriffsdefinition Verbrennung / Vergasung / Vergärung Verbrennung = exotherme Reaktion unter Sauerstoffüberschuss λ 1 mit Luft / reinem O2 Vergasung = endotherme/exotherme Reaktion unter Sauerstoffmangel 0 < λ < 1 mit Luft / reinem O 2 / Wasserdampf Vergärung = biochem. Zersetzungsreaktion unter Sauerstoffausschluss aus organischer Materie wird CH 4 und CO Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 8
9 Vor- und Nachteile Vergasung vs. Biogas Vorteile Vergasung Thermochemischer Prozess gegenüber biologischem weniger anfällig Nachteile Vergasung Komplexe technischer Aufbau der Gaserzeugungsanlage Schnelles An- und Abfahren der Anlage Energieausbeute höher als bei Vergärung Hohe Flexibilität bei Biomasseeinsatz Innovationsbonus gem. EEG ansetzbar Anforderungen an die Gasqualität schwieriger zu erfüllen Niedriger Kommerzialisierungsgrad in Verbindung mit Gasmotoren Niedrigere spezifische EEG Vergütung durch größere BHKW Module Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 9
10 AGENDA 1. SWF Energie Service GmbH 2. Technologien zur Erzeugung von Strom aus Biomasse 3. Holzheizwerk Langballig 4. Biomasse KWK-Anlage Tarp 5. Zusammenfassung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 10
11 Holzheizwerk Langballig Grunddaten: Errichtung Heizzentrale: 1997 Umbau Heizzentrale 2005 Netzlänge: m Versorgte Einheiten 160 Wärmeabgabe 2008: Leistung Holzkessel: Leistung Ölkessel: ca MWh kwtherm 780 kwtherm Brennstoffnutzung im Holzkessel exergetisch nicht optimal Teillastverhalten des Holzkessel im Sommerbetrieb z. T. problematisch Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 11
12 Optimierung durch KWK mit Stirling Motore Erweiteiterung der Anlage zu einem Heizkraftwerk durch Installation von 2 Stirling Motore Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 12
13 Maßnahmenbeschreibung Teilmaßnahmen Erweiterung Heizhaus Umbau Brennstoffförderung Einbau zweiter Wärmespeicher Errichtung Gegenstrom Festbettvergaser Installation Stirling Module Elektrische Leistung: 35 kw je Modul Elektrischer Wirkungsgrad: 18 % Thermische Leistung: 145 kw je Modul Thermischer Wirkungsgrad: 77 % Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 13
14 Übersicht Gesamtanlage Stromnetz EON Hanse 35 kwel 35 kwel 400 kw Brennstoff Vergaser Stirling Modul 1 Stirling Modul 2 Holzlager Holzkessel HEL-Kessel (Reserve) 145 kwtherm 145 kwtherm kwtherm 780 kwtherm Fernwärmenetz Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 14
15 Maßnahmenbeschreibung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 15
16 AGENDA 1. SWF Energie Service GmbH 2. Technologien zur Erzeugung von Strom aus Biomasse 3. Holzheizwerk Langballig 4. Biomasse KWK-Anlage Tarp 5. Zusammenfassung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 16
17 Biomasse KWK Anlage Tarp Planungsgrundlagen: Baubeginn: 2010 Netzlänge: ca m (Vor- und Rücklauf) Versorgte Einheiten ca. 900 Thermische Leistung der Erzeugungsanlage Thermische Leistung des KWK-Moduls ca. 10 MW ca. 3 MW Hoher elektrischer Wirkungsgrad durch Einsatz von BHKW Motoren gefordert Biogas Holzsynthesegas Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 17
18 Anlagenschema Planungsvariante Biomassevergasung Biomasseaufgabe und -lagerung Biomasseaufbereitung Holzvergasung Gasaufbereitung BHKW- Modul 1 BHKW- Modul 2 1,6 MW therm 1,46 MW el 1,6 MW therm 1,46 MW el Biomasseaufgabe und -lagerung Holz Kessel HEL ca. 3 MWtherm ca. 3 MWtherm Kessel Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 18
19 Prinzip KWK-Anlage mit vorgeschalteter Vergasung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 19
20 Anlagenschema Biomassevergasungs-BHKW Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 20
21 Schema Biomasse-Wirbelschichtvergaser Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 21
22 Produktflexibilität einer Biomassevergasung Gasreinigung Gasmotoren Gasturbinen Kessel Brennstoffzellen Biomasse Methanisierung Strom, Wärme, Dampf, Kälte Biomethan Gaskonditionierung Konditionierung Asche Dampf Sauerstoffanreicherung 0 100% Luft Kat. Synthesen Wasserstoff, Reduktionsgase Diesel, Benzin, Methanol, Ethanol Dimethylether u. a Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 22
23 AGENDA 1. SWF Energie Service GmbH 2. Technologien zur Erzeugung von Strom aus Biomasse 3. Holzheizwerk Langballig 4. Biomasse KWK-Anlage Tarp 5. Zusammenfassung Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 23
24 Zusammenfassung Holzvergasung ist Möglichkeit der KWK in Biomasseanlagen mit hohem Umsetzungsgrad und hoher Flexibilität der Eingangsstoffe Einsatz von Stirling Motore erlaubt bei kleinen Anlagen den Verzicht auf Gasreinigung Hoher elektrischer Wirkungsgrad durch Einsatz von Holzsynthesegas BHKW bei mittleren und größeren Anlagen Innovative Ansätze bei der Verwendung von Biomasse zur Stromerzeugung 24
25 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! SWF Energie Service GmbH Karsten Müller-Janßen Geschäftsführer Tel
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