Thermochemische und fluiddynamische Optimierung einer Biomasse-Festbettvergasung mit BHKW (TCV III)

Allgemeine Informationen

Projektnummer	61007308
Projekttitel laut Förderbescheid	Thermochemische und fluiddynamische Optimierung einer Biomasse-Festbettvergasung mit BHKW
Akronym	TCV III
Projektlaufzeit	01.12.2015 - 30.04.2019
Forschungsschwerpunkt	Energie und Umwelt
Projektkategorie	Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld	Energie und Umwelt
Grundeinheit	Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Das Projekt ist Bestandteil des Zittauer Kraftwerkslabors (ZKWL).

Durch die zunehmende Verbreitung von dezentralen Anlagen zur Bereitstellung von Energiedienstleistungen (Strom, Wärme) in konsequenter Kraft-Wärme-Kopplung, speziell unter Nutzung der thermochemischen Vergasung von Biomasse, entsteht ein Zielkonflikt zwischen wirtschaftlichem Betrieb und Erfüllung komplexer Versorgungsaufgaben bei Einhaltung von Umweltanforderungen. Der wirtschaftliche Einsatz setzt eine Integration dieser Anlagen in bestehende Versorgungssysteme voraus. Dabei muss ein flexibler Anlagenbetrieb zur Erreichung eines Optimums zwischen der zu lösenden Versorgungsaufgabe und den Anlagenbetriebsbedingungen gefunden werden. Durch Eingriffe auf der Ebene der thermochemischen Reaktionen soll ein neues Vergasungsverfahren entwickelt werden, das die im Biobrennstoff enthaltene Solarenergie besser in chemische Energie des Brenngases überführt als bisherige Verfahren. Grundidee ist die Nutzung selektiver katalytischer Wirkungen von mineralischen Zuschlagstoffen. Innovative Mess- und Regelkonzepte sowie Speichertechnologien sollen das Problem der zeitversetzen Entstehung und Nutzung von Wärme lösen und damit die bedarfsgerechte Bereitstellung von elektrischer Regelleistung für Versorgungsnetze ermöglichen. Ziel ist es, den Anlagenbetrieb online zu bewerten und damit Exergieverluste auf ein Minimum zu beschränken. Positive wirtschaftliche Effekte werden erwartet für sächsische Hersteller von Komponenten derartiger Anlagen (Steuer-, Regelungs-, Speichertechnik) sowie für Betreiber (Ressourcenschonung durch Kraft-Wärme-Kopplung) sowie nachfolgend durch sich etablierende sächsische Dienstleister im Bereich Wartung. Die prozessbedingt anfallenden Rest- und Abfallstoffe sollen sowohl mengenmäßig reduziert als auch hinsichtlich deren Zusammensetzung beeinflusst werden, so dass der Umgang damit Umgang damit wirtschaftlicher wird. Neue Technologien der Emissi-onsminderung im instationären (An-/Abfahren) sowie im stationären Teil- und Nennlastbetrieb sollen entwickelt und unter praxisnahen Bedingungen erprobt werden. Die Gewinnung wichtiger Substanzen aus den Reststoffen und deren Nutzung als Sekundärrohstoffe wird untersucht. Umgang damit wirtschaftlicher wird. Neue Technologien der Emissionsminderung im instationären (An-/Abfahren) sowie im stationären Teil- und Nennlastbetrieb sollen entwickelt und unter praxisnahen Bedingungen erprobt werden.

Ergebnisse

Im Rahmen des TCV III wurde die Versuchsanlage durch eine fortwährende Systemanalyse stetig weiterentwickelt. In diesem Zusammenhang konnte u.a. zur berührungslosen Volumenstrombestimmung des Produktgases ein LDA erfolgreich eingesetzt werden. Darüber hinaus steht nun zur Bestimmung der Motorabgaszusammensetzung zusätzlich eine Heißgasanalytik zur Verfügung. Weiterhin wurden diverse Parametervariationen durchgeführt und die Prozessauswirkungen dokumentiert. Neben den Brennstoffvariationen hin zum Einsatz von Rest- und Abfallstoffen, wurde katalytisches Material zur Beeinflussung der thermochemischen Reaktionen hinzugegeben, die Betriebsparameter des Drehrostes im Reformer variiert und eine zusätzliche Vorwärmstrecke für das Vergasungsmittel Luft konzipiert.In Bezug auf die Speichertechnologien wurden thermische Speichersysteme (latente und sensible) für ihren Einsatz in der Versuchsanlage ausgelegt und experimentell validiert.

Projektverweise

• Zittauer Kraftwerkslabor: Ertüchtigung der Versuchsanlagen und Know-how-Sicherung (Teilprojekt TCV)

Weitere Daten

• Ansprechpartner

  • Herr Prof. Tobias Zschunke (Projektleitung)
  • Frau Ulrike Gocht
  • Herr Steffen Grusla
  • Herr Fred Haaser
  • Frau Bärbel Münzberg
  • Herr Ralf Pohl
  • Herr Bert Salomo
  • Herr Roman Schneider
  • Herr Dr. Ulf Sénéchal
  • Frau Stella Silbermann
  • Herr Dr.-Ing. Sven Synowzik
  • Frau Mareike Weidner

• Fördermittelgeber

  • 100231464 - EFRE/SMWA/SAB
  
  
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• Finanzierung

  • 1.293.149,00 €

• Kooperationen mit externen Partnern

  • Stadtwerke Zittau GmbH