biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

10.2. OPTIMIERTE VERFAHRENSKONZEPTE
über dem elektrischen Bruttowirkungsgrad liegt. Bei der in Kapitel 10.1 beschriebenen, saisonal
schwankenden Nutzwärmeauskopplung beträgt der gemittelte Brennstoffausnutzungsgrad sogar
nur ¯ω = 46,5 %.
Die Anlage erreicht einen Wirkungsgrad der Vergasung von ηGas = 70,3 %. Dieser liegt um 21,6 %-
Punkte über dem der Versuchsanlage, da
• der gesamte, im NTV erzeugte Koks im HTV vergast wird und
• die Brennkammer mit Luft betrieben wird. Daher können die in der Versuchsanlage aufgetretenen
Quench-, Kühl- und Abstrahlverluste der Brennkammer reduziert werden.
Durch Nutzung von Motorabgaswärme zur Trocknung der Biomasse wird eine Effizienz der Vergasung
von ɛGas = 74,2 % erreicht, die um 3,9 %-Punkte über dem Wirkungsgrad der Vergasung
liegt. Da zusätzlich zur Wärmeleistung, die zur Trocknung der Biomasse und zur Vergasungsluftvorwärmung
genutzt wird, keine weitere Wärme in den Vergasungsprozess eingebracht werden
kann, ist eine weitere Anhebung der Effizienz der Vergasung nicht möglich.
In der Gaswäsche werden 6,8 % der Rohgasleistung als Wärme an die Umgebung abgeführt. Mit
der zusätzlich aus dem Rohgas ausgekoppelten Wärmeleistung von 5900 kW, die der Dampfkraftanlage
zugeführt wird, beträgt der Verlust der Gasaufbereitung θGA = 25,2 %. Dieser liegt um
23,0 %-Punkte niedriger als in der Versuchsanlage, da die bei der Rohgaskühlung ausgekoppelte
Wärme der Dampfkraftanlage zugeführt und nicht an die Umgebung abgegeben wird. Nur die in
der Gaswäsche abgeführte Rohgaswärme wird nicht in der Funktionsgruppe der Vergasung oder
der Stromerzeugung genutzt.
Die in dem in Abbildung 10.2 dargestellten Carbo-V-VHKW erzeugte elektrische Leistung wird
nicht zu 100 % aus Biomasse hergestellt, da permanent Erdgas (7,2 % der Biomasseleistung) zur
Luftvorwärmung und Biomassetrocknung verbrannt wird.
Verfahrensvariationen
In dem in Abbildung 10.2 dargestellten optimierten Carbo-V-VHKW wird die aus dem Rohgas
und dem Rauchgas ausgekoppelte Wärme zur Trocknung der Biomasse, zur Vorwärmung der
Vergasungsluft und zur Stromerzeugung in einer Dampfkraftanlage verwendet. Würde auf die
Stromerzeugung in der Dampfkraftanlage verzichtet und die der Dampfkraftanlage zugeführte
Wärme als Nutzwärme verkauft werden, würde die Nutzwärmeleistung auf ˙ QN = 18417,7 kW
steigen und die elektrische Leistung auf Pel, Brutto = 7775,8 kW sinken. Der Brennstoffausnutzungsgrad
würde dann ω=92,6 % und der elektrische Bruttowirkungsgrad ηel,Brutto = 27,5 %
betragen.
Alternativ könnte die Dampfkraftanlage auch im Gegendruck betrieben werden. Würde beispielsweise
der Abdampfdruck auf 1,2 bar angehoben werden, könnte die im Kondensator
abgeführte Wärme als Nutzwärme verkauft werden. Dadurch würde die in der Dampfkraftanlage
erzeugte elektrische Leistung auf 1930,4 kW sinken. Dafür könnten jedoch aus dem Kondensator
10553,9 kW Nutzwärme ausgekoppelt werden, sodass die Anlage einen elektrischen Bruttowirkungsgrad
von ηel, Brutto = 34,3 % und einen Brennstoffausnutzungsgrad von ω = 84,0 % erreichen
würde. Daher ist diese Verfahrensvariante energetisch günstiger als die oben genannte erste
Variante. Da nach Aussagen der Anlagenentwickler die Dampfturbine in einem zukünftigen,
optimierten Carbo-V-VHKW im Kondensationsbetrieb gefahren werden soll, werden für die in
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