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KAPITEL 9. MESSUNGEN AN VHKW
• Wie bereits beschrieben, muss in einer optimierten Anlage der gesamte, im NTV erzeugte
Biokoks im HTV vergast werden.
• Die in der Gasaufbereitung aus dem Rohgas ausgekoppelte Wärme wurde ungenutzt an
die Umgebung abgegeben. Zukünftig kann diese teilweise zur Biomassetrocknung und zur
Vergasungsluftvorwärmung genutzt werden.
Der höchste exergetische Wirkungsgrad der Vergasung von ζGas = 70,7 % wird beim Betrieb des
Viking-VHKW erreicht. Dies gelang, weil 3,8 kW Exergie (4,9 % der Exergie der Biomasse) im
WT1 und im Luvo aus dem Rohgas ausgekoppelt und davon 3,4 kW in den Vergasungsreaktor
zurückgeführt werden. Auf diese Weise wird die für die Trocknung und Pyrolyse der Biomasse
benötigte Wärme durch Beheizen dieser Zonen mit exergetisch minderwertiger Prozesswärme
(T < 900 K) bereitgestellt. Zur Deckung des Wärmebedarfs dieser Zonen bedarf es somit keiner
Oxidation von exergetisch hochwertiger Biomasse. Durch diese exergetisch optimierte Prozessgestaltung
gelingt es im Viking-VHKW, den hohen exergetischen Wirkungsgrad der Vergasung
von ζGas = 70,7 % zu realisieren. Eine weitere Anhebung von ζGas kann bei diesem Verfahren
erreicht werden, wenn anstatt von Abgaswärme nur Rohgaswärme zur Beheizung der Schnecke,
in der die Pyrolysereaktionen stattfinden, genutzt wird.
Beim FICFB-VHKW betrug der exergetische Wirkungsgrad der Vergasung ζGas = 55,6 % und liegt
damit zwischen den Werten des Carbo-V-VHKW und des Gegenstrom-VHKW. Bei der Vergasung
der Biomasse und der anschließenden Gasaufbereitung entstehen Exergieverluste, die in einer
zukünftigen Anlage noch teilweise verhindert werden können:
• Die Trocknung der Biomasse findet im Vergasungsreaktor bei 1150 K statt. Die dafür notwendige
Wärme wird in der Brennkammer durch Verbrennung des Biokokses, des Reingases
und des teerbeladenen RME bereitgestellt. In einer optimierten Anlage könnte die
Trocknung auf einem niedrigeren Temperaturniveau in einem dem Vergasungsreaktor vorgeschalteten
Trockner vorgenommen werden. Dieser könnte mit Rohgas- oder Abgaswärme
beheizt werden.
• Das in der Gaswäsche entstandene Kondensat, das nicht zur Erzeugung von Fluidisierungsdampf
verwendet wird, wird verdampft und in der 1160 K heißen Brennkammer entsorgt.
Durch einen dem Vergasungsreaktor vorgeschalteten Trockner würden der Wassergehalt
im Rohgas und damit der Kondensatmassenstrom sinken, sodass weniger Exergie zur Verdampfung
und Überhitzung des überschüssigen Kondensats benötigt würde.
Im Gegenstrom-VHKW in Harbøore wurde trotz des hohen Teergehaltes im Rohgas ein exergetischer
Wirkungsgrad der Vergasung von ζGas = 63,7 % erreicht, da die bei der Oxidation
entstehenden, ca. 1250 K heißen Gase im Gegenstromvergaser der Anlage nacheinander Bereiche
durchströmen, in denen Reduktions- und Pyrolysereaktionen ablaufen und die Trocknung der
Biomasse stattfindet. Dabei sinkt die Temperatur bis auf die Rohgasaustrittstemperatur von 350 K
ab, sodass die Wärmezufuhr für die endothermen Reaktionen auf einem zu den Reaktionen
passenden Temperaturniveau stattfindet. Wie bereits erwähnt wird jedoch - bedingt durch die
Vergasungsreaktorbauart - ein teerhaltiges Rohgas erzeugt. Mit einer mittleren spezifischen
Brennstoffexergie der Teere von 26174 kJ/kg (berechnet nach Gleichung 6.26) [77], werden 17,5 %
der Exergie der Biomasse in der Exergie der Teere gebunden. Weitere Exergieverluste entstehen
durch die Wärmeverluste an der Oberfläche des Vergasungsreaktors und durch die Abfuhr der
Kondensationswärme des aus dem Rohgas abgeschiedenen Wassers an die Umgebung. Eine
deutliche Anhebung des exergetischen Wirkungsgrades der Vergasung ζGas ist nur durch eine
Rückführung der schweren Teere in den Vergasungsreaktor möglich. Da diese Möglichkeit
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