Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Brennwertnutzung beschr\u00e4nkt sich gegenw\u00e4rtig im wesentlichen auf die Erdgasverbrennung und ist an die Verwendung von Niedertemperaturheizungen gekn\u00fcpft. Andererseits ist die Brennwertnutzung bei Heizkesseln nur eine geringe Verbesserung im Vergleich zu den Vorteilen, die BHKW erm\u00f6glichen.
\nEine Kombination der im BHKW realisierten W\u00e4rmekraft – Kopplung mit einer Brennwertnutzung auf erh\u00f6htem Temperaturniveau, d.h. eine Hochtemperaturbrennwertnutzung (HTBN) ist damit ressourcensparend und umweltschonend.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenF\u00fcr die Erprobung der HTBN ist eine Versuchsanlage bestehend aus einem BHKW und einem offenen Sorptionsw\u00e4rmetransformationsproze\u00df aufzubauen, der es gestattet die Brennwertnutzung bei R\u00fccklauftemperaturen von 60 – 70 \u00b0C zu realisieren. Zur Erweiterung der BHKW – Nutzungsdauer soll die Einbindung der Klimak\u00e4lteerzeugung mit Hilfe eines Sorptionskreisprozesses untersucht und realisiert werden.
\nNach der Detailplanung der Versuchsanlage und deren Einbindung in das beim Kooperationspartner vorhandene Versorgungssystem erfolgt der Aufbau und die Inbetriebnahme der Versuchsanlage so, da\u00df nach 6 Monaten Projektlaufzeit der Betrieb der Versuchsanlage mit verschiedenen Proze\u00dfparametern beginnt. In einer Versuchszeit von ca. 5 Monaten werden Proze\u00dfdaten, Abgaswerte und Wirkungsgrade der Anlage bei unterschiedlichen Betriebsregimen ermittelt.
\nIn einer zweiten Arbeitsphase wird die Versuchsanlage um den K\u00e4lteteil erweitert und gegebenenfalls Verbesserungen an HTBN – Teil vorgenommen. Anschlie\u00dfend erfolgt die Untersuchung der Anlage unter Bedingungen des Sommerbetriebs.
\nDie gesamte Arbeit wird durch theoretische Untersuchungen zur Proze\u00dfmodellierung und
\n-optimierung begleitet und soll schlie\u00dflich im Rahmen des Abschlu\u00dfberichtes zu wirtschaftlichen Aussagen und Umsetzungskonsequenzen in klein- und mittelst\u00e4ndischen Unternehmen f\u00fchren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Aus den vorangegangenen theoretischen Untersuchungen und der Umsetzung des Proze\u00dfmodells als Rechenprogramm wurden beim Einsatz von Hochtemperatur – Brennwertnutzungsmodulen Gesamtwirkungsgradsteigerungen verschiedener BHKWs zwischen 5 und 15 % errechnet. W\u00e4hrend der ersten Arbeitsphase wurde die errichtete Versuchsanlage beim Kooperationspartner in das bestehende Heizungssystem integriert und bei unterschiedlichen Proze\u00dfparametern betrieben. Die erwartete Gesamtwirkungsgradsteigerung des BHKWs konnte in vollem Umfang best\u00e4tigt werden. Die Einbindung des HTBN-Moduls in die bestehenden Versorgungsstrukturen beim Kooperationspartner war technisch sehr einfach realisierbar. Die sich anschlie\u00dfenden mehrmonatigen Untersuchungen erfolgten bei verschiedenen Betriebsregimen, d.h. die Haupteinflu\u00dfgr\u00f6\u00dfen Heizungsr\u00fccklauftemperatur und L\u00f6sungsumlauf wurden variiert und die entsprechenden Auswirkungen auf die abgegebene Heizleistung registriert. Die positiven energetischen Effekte konnten selbst bei hohen Heizungsr\u00fccklauftemperaturen von ca. 70 \u00b0C – 75 \u00b0C beobachtet werden.
\nW\u00e4hrend der Versuchsdauer erfolgte eine st\u00e4ndige \u00dcberpr\u00fcfung der BHKW-Abgase hinsichtlich Sauerstoffgehalt, Feuchtegehalt, Stickoxidgehalt und Kohlenmonoxidgehalt. F\u00fcr die Untersuchung des Einflusses des HTBN-Moduls wurden die Analysen sowohl beim Eintritt des Abgases in die Versuchsanlage, als auch beim Austritt aus der Versuchsanlage durchgef\u00fchrt. W\u00e4hrend der Stickoxid- und Kohlenmonoxidgehalt im Ein- bzw. Austrittszustand nur geringen Schwankungen unterliegt, verringert sich der Feuchtegehalt im Abgas erwartungsgem\u00e4\u00df betr\u00e4chtlich. So wurden beispielsweise bei Eintrittsfeuchten von ca. 120 g H2O \/ kg tr.L. Austrittsfeuchten von ca. 30 g H2O \/ kg tr.L. beobachtet. Im Vergleich zur herk\u00f6mmlichen Brennwertnutzung mit einer proze\u00dfbedingten relativen Austrittsfeuchte von j = 100 % liegen die relativen Austrittsfeuchten der HTBN bei j = 20…25 %. Eine Kondensatbildung im Abgassystem ist damit nahezu ausgeschlossen.
\nDurch die Erh\u00f6hung der BHKW-Wirkungsgrade tr\u00e4gt die HTBN zur Brennstoffeinsparung und damit zur Verringerung von Kohlendioxidemissionen bei. So werden die Kohlendioxidemissionen um ca. 10 % gesenkt.
\nEine detaillierte \u00f6konomische Bilanzierung ergab, da\u00df die Amortisationszeiten der HTBN – abh\u00e4ngig von der BHKW-Gr\u00f6\u00dfe – zwischen ca. 5,8 und 1,4 Jahren liegen.
\nDie Erweiterung der Anlage um die K\u00e4lteerzeugungsanlage f\u00fcr den Sommerbetrieb des BHKWs war technisch einfach zu realisieren. Die sich anschlie\u00dfenden Untersuchungen zeigten, da\u00df ein problemloser Parallelbetrieb der HTBN und der integrierten K\u00e4lteerzeugungsanlage m\u00f6glich ist. Eine Regelung der jeweils ben\u00f6tigten Heiz- bzw. K\u00fchlleistung ist durch Anpassung der entsprechenden Heizleistungen in einem weiten Bereich m\u00f6glich. Als Heizmedien f\u00fcr die Desorberbeheizung der K\u00e4lteerzeugungsanlage wurden sowohl ein organischer W\u00e4rmetr\u00e4ger, als auch Hei\u00dfwasser verwendet. Bei beiden Varianten war ein Betrieb der K\u00e4lteerzeugungsanlage m\u00f6glich.
\nLiegt ein entsprechender Bedarf an W\u00e4rme bzw. K\u00e4lte vor, so stellt der parallele Betrieb der HTBN und einer K\u00e4lteerzeugungsanlage in Form einer Absorptionsk\u00e4ltemaschine eine energetisch g\u00fcnstige Realisierungsm\u00f6glichkeit dar, da die Benutzungsstundenanzahl des BHKWs im Sommer durch die W\u00e4rmebereitstellung f\u00fcr die K\u00e4lteanlage erh\u00f6ht werden kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
F\u00fcr die Verbreitung des Bekanntheitsgrades der HTBN wurden vor allem Ver\u00f6ffentlichungen in der Fachliteratur (Fachzeitschriften z.B. Chemieingenieurwesen, Berichte des VDI u.a.) und die Pr\u00e4sentationsm\u00f6glichkeiten auf Tagungen und Messen (z.B. Terratec Leipzig, ENCON 99 N\u00fcrnberg) genutzt. Sowohl die Martin-Luther-Universit\u00e4t Halle-Wittenberg als auch die BHF Verfahrenstechnik GmbH als zuk\u00fcnftiger Hersteller von HTBN-Modulen unterhalten entsprechende Internetseiten, auf denen sich potentielle Interessenten \u00fcber die Funktionsweise der HTBN informieren k\u00f6nnen (http:\/\/www.iw.uni-halle.de\/ewi\/master.html, http:\/\/home.t-online.de\/home\/bhf_verfahrenstechnik_gmbh). F\u00fcr erste Interessenten werden gegenw\u00e4rtig Angebotsunterlagen und eine Anlagenplanung vorbereitet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in diesem Projekt erzielten Ergebnisse best\u00e4tigen, da\u00df es mit der HTBN m\u00f6glich ist, die energetischen Vorteile die die W\u00e4rme-Kraft-Kopplung in BHKWs gegen\u00fcber einer separaten Erzeugung von Strom und W\u00e4rme bietet, noch weiter zu verbessern. Als Resultat des in der zweiten Arbeitsphase untersuchten Sommerbetriebs des BHKWs wurde die Integrationsm\u00f6glichkeit einer K\u00e4lteerzeugungsanlage nachgewiesen. Sowohl die HTBN, als auch die integrierte K\u00e4lteerzeugungsanlage stellen sinnvolle Ma\u00dfnahmen zur Verbesserung der Effektivit\u00e4t der W\u00e4rme-Kraft-Kopplung in BHKWs dar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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