Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Forst und bei der Verarbeitung von Holz fallen Resth\u00f6lzer an, die nicht weiter genutzt werden k\u00f6nnen. Die Nutzung dieses Restholzes f\u00fcr Energiezwecke schlie\u00dft den nat\u00fcrlichen Kreislauf, wobei die gekoppelte Energieumsetzung von Biomasse in W\u00e4rme und Strom in kleinen dezentralen Anlagen eine noch zu l\u00f6sende Aufgabe ist. Hier bietet der Einsatz von Stirling-Motoren interessante M\u00f6glichkeiten zur Kraft-W\u00e4rme-Kopplung, da g\u00fcnstigere Investitions- und Betriebskosten sowie bedeutend g\u00fcnstigere Wartungsintervalle als bei BHKW mit Otto- oder Dieselmotoren zu erwarten sind. Problematisch ist die Verschmutzungsneigung des Stirling-Erhitzerkopfes, die bisher den Betrieb einer solchen Anlage verhinderte. Im Rahmen dieses Projektes wurden Reinigungsm\u00f6glichkeiten von Rauchgasen aus Biomassefeuerungen zum Betrieb eines Stirlingmotors untersucht und L\u00f6sungskonzepte f\u00fcr einen Dauerbetrieb eines Biomasse-Stirling-BHKW erarbeitet.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm die f\u00fcr einen Betrieb des Stirlingmotors erforderlichen hohen (1.000\u00b0C-1.200\u00b0C) Rauchgastemperaturen zu erreichen, wurde die vorhandene Holzhackschnitzelfeuerung schrittweise modifiziert. Die Ursachen und das Ausma\u00df der Verschmutzungen am Stirling-Erhitzerkopf wurden in entsprechenden Ver-suchen dargestellt. Daraufhin wurde durch Einsatz von verschiedenen Keramikfiltern versucht, die hei\u00dfen Rauchgase zwischen Feuerung und Stirling-Erhitzerkopf zu reinigen. Parallel hierzu wurde ein keramischer Abgasw\u00e4rmetauscher sowie ein alternativer Stirling-Erhitzerkopf mit verschmutzungsresistenter Geometrie entwickelt und in Versuchen getestet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Nachdem das Rauchgas der modifizierten Holzhackschnitzelfeuerung auf das f\u00fcr den Betrieb des Stirling-BHKW notwendige Temperaturniveau gebracht werden konnte, wurde nachgewiesen, dass eine Reinigung der Rauchgase im f\u00fcr einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage angestrebten Temperaturbereich nicht mit unter \u00f6konomischen Aspekten vertretbarem Aufwand zu leisten ist. Daher wurden, um das Ziel eines Dauerbetriebes zu erreichen, alternative L\u00f6sungsans\u00e4tze weiterverfolgt. In Kooperation mit dem Forschungsinstitut f\u00fcr anorganische Werkstoffe – Glas\/Keramik – GmbH (FGK) wurde ein ke-ramischer Abgasw\u00e4rmetauscher entwickelt, der die W\u00e4rme der Feuerung auf zirkulierende Reinluft \u00fcber-tr\u00e4gt, mit der das Stirling-BHKW unter Beibehaltung des serienm\u00e4\u00dfigen Erhitzerkopfes betrieben werden kann. Nachteile dieser L\u00f6sung sind die im Verh\u00e4ltnis zur Gesamtanlage zu hohen Kosten (ca. 40% der Kosten f\u00fcr Stirling-BHKW), sowie die Anf\u00e4lligkeit der Keramik gegen anhaftende Verschmutzungen aus aufgeschmolzenem Staub. Parallel hierzu wurde ein neuer Stirling-Erhitzerkopf konstruiert, der zum Betrieb mit durch Asche kontaminierten Rauchgasen geeignet ist. Durch \u00c4nderung der Geometrie, der Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse und der verwendeten Materialien konnte ein W\u00e4rmetauscher entworfen werden, der kosteng\u00fcnstig herstellbar ist und zus\u00e4tzlich den Vorteil besitzt, lokale Temperaturspitzen \u00e4u\u00dferst effektiv abzubauen. Hierdurch ist es erstmalig m\u00f6glich, mit nur einem Stirlingerhitzerkopf die W\u00e4rme verschiedenster Energiequellen (Sonne, Gas, Biomasse,..) auch im bivalenten Betrieb zu nutzen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden vorgestellt in folgenden Vortr\u00e4gen:
\n-Entwicklungsschritte beim HolzStirling Blockheizkraftwerk der Fachhochschule Bingen
\nEuropean Stirling Forum, 18.und 19.September 2002, Osnabr\u00fcck.
\n-Kraft-W\u00e4rme-Kopplung mit Holzpellets
\nEnergietag Rheinland-Pfalz, 19. September 2002, Bingen.
\n-Kraft-W\u00e4rme-Kopplung mit Holz
\nVWEW-Fachtagung: Regionale Anwendungen von effizienten Energieumwandlungstechniken, 29. Oktober 2002, Bingen.
\n-Das Holz-Stirlingmotor Blockheizkraftwerk an der Fachhochschule Bingen
\nRegenerative Energienutzung in Rheinland-Pfalz im Rahmen der Europ\u00e4ischen Biomassetage, 2. Oktober 2002, Bingen.
\nDie Anlage ist in die Demonstrationsanlagen des Kompetenzzentrums f\u00fcr rationelle und regenerative Energienutzung an der Fachhochschule Bingen integriert, und ist somit dauerhaft in Pr\u00e4sentationen im Rahmen von Veranstaltungen eingebunden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
In dieser Entwicklungsarbeit konnte gezeigt werden, dass eine Reinigung der hei\u00dfen Rauchgase zwischen Feuerung und Stirling-Erhitzerkopf auch unter Verwendung von Keramikbauteilen nicht m\u00f6glich ist. Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass der Brennstoff Holzpellets auf Grund seiner sehr genau spezifizierten Eigenschaften besser zur Befeuerung eines Stirlingmotors der verwendeten Leistungsklasse geeignet ist als Holzhackschnitzel. Um das Ziel eines Dauerbetriebes eines holzbefeuerten Stirling-BHKW dennoch erreichen zu k\u00f6nnen, war es notwendig, den Erhitzerkopf so zu modifizieren, dass keine anhaftenden Verschmutzungen mehr auftreten k\u00f6nnen. Der neu entwickelte Erhitzerkopf eignet sich auf Grund seiner hervorragenden W\u00e4rmeabfuhr auch zum Einsatz in solaren Anwendungen. Durch eine entsprechende Anpassung der Bauform ist ein bivalenter Betrieb mit Holz und Sonne m\u00f6glich. Hierdurch k\u00f6nnte eine optimale Kopplung regenerativer Energietr\u00e4ger erreicht werden, da so auch bei Weg-fall der solaren Einstrahlung ein kontinuierlich regenerativer Betrieb eines auf diesem W\u00e4rmetauscher basierenden Stirling-BHKW m\u00f6glich ist. In einem weiteren Entwicklungsschritt k\u00f6nnte nun eine entsprechende Anlage zur energetischen Kopplung von Holz und Sonne unter Verwendung des neu entwickel-ten und zum Patent angemeldeten Erhitzerkopfes aufgebaut und untersucht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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