Ökostrom aus Biomasse Impulse für f r den Ausbau in der Steiermark Dipl.-Ing. Peter Thonhofer BIOS Inffeldgasse 21b, A-8010 A Graz, Austria TEL.: +43 (316) 481300; FAX: +43 (316) 4813004 E-MAIL: hammerschmid@bios-bioenergy.at bioenergy.at HOMEPAGE: http://www.bios bios-bioenergy.atbioenergy.at Heimische Biomasse Spannungsfeld von dezentralen Biomasse-KWK Investitionen und Betriebskosten Unabhängigkeit Investitionsförderungen Small is beautiful Einspeisetarife CO 2 -Reduktion Freier Strommarkt EVU s Hohe Personalkosten --> Hoher Automatisierungsgrad gewünscht
Überblick ENERGETISCHE NUTZUNG VON BIOMASSE Anaerobe Vergasung Veredelung/ Verflüssigung Thermische Vergasung Verbrennung Gasmotor Dieselmotor Gasreinigung Rauchgas/Luft-Wärmeübertragung Dampferzeuger Kessel mit Thermoöl als Wärmeträger Heißwasserkessel Brennstoffzelle Gasmotor Gasturbine Heißluftturbine Stirlingmotor Dampfturbine Dampfkolbenmotor Dampfschraubenmotor ORC- Prozeß Kraft-Wärme-Kopplung Stromerzeugung Industrielle Prozeßwärme Fern/Nahwärme auf Biomassebasis Einteilung nach Leistungsbereichen Laut derzeitigem Stand der Technik eignen sich für die Stromproduktion aus fester Biomasse insbesondere folgende KWK- Technologien : Kleiner Leistungsbereich (Anlagen bis 100 kw el ): Stirlingmotoren Mittlerer Leistungsbereich (Anlagen von 200 2.000 kw el ): ORC-Prozess, Dampfmotoren, Dampfturbinenprozess, Holzvergaser (Gleich- oder Gegenstrom) Großer Leistungsbereich (Anlagen größer 2.000 kw el ): Dampfturbinenprozess, Wirbelschichtholzvergasung
Spezifische Stromgestehungskosten für r verschiedene Biomasse-KWK Spezifische Stromgestehungskosten [ /kwh el] 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Spezifische kapitalgebundene Kosten Spezifische sonstige Kosten Spezifische betriebsgebundene Kosten Spezifische verbrauchsgebundene Kosten Einspeisetarife SNP (Österreich, gültig seit 2010) Einspeisetarife WHG (Österreich, gültig seit 2010) Rahmenbedingungen der Berechnung: Nutzungsdauer: 15 Jahre Verzinsung: 7 % Investitionsförderung: 0% Stirlingmotor 35 kw(el) ORC 200 kw(el) ORC 600 kw(el) ORC 1.500 kw(el) Volllaststunden: 6.000 h/a Brennstoffpreis: 0,022 /kwh KWK-Projekte auf Biomassebasis Verbesserung der Wirtschaftlichkeit Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades bzw. der Stromkennzahl (z.b. Split Cycle beim ORC-Prozess) Erhöhung des elektrischen und thermischen Nutzungsgrades durch optimierte Integration in den Gesamtprozess (z.b. Einbindung des ORC in einen Wirbelschicht-Dampfvergaserprozess) Nachverstromung von Abgasströmen aus BHKW s oder anderen industriellen Abwärmeströmen Erhöhung der Volllaststunden durch Erzeugung von Kälte zur Klimatisierung (Absorptionskälteanlage) sowie durch Einsatz eines Pufferspeichers
Voraussetzungen für f r die Realisierung von BM-KWK KWK-Anlagen Besonders wirtschaftliche KWK-Projekte (insbesondere in der Holzindustrie und auch im Fernwärmebereich) wurden in den letzten Jahren realisiert. Weitere Realisierungen bedingen eine Erhöhung der Effizienz durch Weiterentwicklung der unterschiedlichen KWK- Technologien und optimierte Integration in die Gesamtanlage Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb ist die möglichst vollständige Nutzung der Wärme (wärmegeführte Betriebsweise) Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung von Abwärmepotentialen zur Erzeugung von Strom an energieintensiven Standorten Voraussetzung ist die Schaffung von Rahmenbedingungen bzgl. Stromeinspeisung (Ökostromtarife) die einen wirtschaftlichen Betrieb von Biomasse-KWK-Anlagen ermöglichen Danke für f Ihre Aufmerksamkeit BIOS Inffeldgasse 21b, A-8010 A Graz, Austria TEL.: +43 (316) 481300; FAX: +43 (316) 4813004 E-MAIL: hammerschmid@bios-bioenergy.at bioenergy.at HOMEPAGE: http://www.bios bios-bioenergy.atbioenergy.at
Schematische Darstellung des modifizierten ORC-Prozesses mit verzweigtem Kondensatkreis Turbine Thermoölkessel Biomasse Thermoölkreislauf Thermoöl-ECO 1 Verdampfer Sammler G ORC- Prozess Generator (direkt betrieben) Regenerator Feuerung Kondensator Thermoöl- ECO 2 Vorwärmer Splitter Luftvorwärmer Rauchgas Economiser Wärmeverbraucher Luft Innovative Prozessintegration Einbindung des ORC in einen Wirbelschicht-Dampfvergasungsprozess Vergaser Brennkammer Zyklon Produktgas Fernwärme-Vorlauf Fernwärme-Rücklauf
Nachverstromung aus Abgasstrom von BHKW s Turbine Wochentank G Generator (direkt betrieben) Verdampfer ORC- Prozess Regenerator Schalldämpfer Tagestank Abgasreinigung (Oxikat, SCR-Kat, Rußfilter) Wärmeverbraucher Arbeitsmittelpumpe Kondensator Harnstofftank Transformator Motorwärme (Ladeluft, Schmieröl, usw.) Wärmeverbraucher Nachverstromung aus industriellem Abgasstrom
Jahresdauerlinie Fernwärmeversorgung rmeversorgung Potential KälteerzeugungK Nennleistung ab Heizkraftwerk 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 0 1.200 2.400 3.600 4.800 6.000 7.200 8.400 Betriebsstunden [h] Solaranlage Spitzenlastkessel Wärmerückgewinnung Heißwasserkessel KWK-Einheit Stromproduktion Erhöhung der Volllaststunden der Biomasse-KWK durch Kälte- Verbraucher zu Klimazwecken