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KAPITEL 1. EINLEITUNG
wird bei kleineren, mit Biomasse befeuerten Dampfkraftwerken mit einer installierten Leistung
von 10 MWel und weniger die Anlagenkomplexität reduziert. Folglich muss teilweise auf die
Realisierung wirkungsgradsteigernder Maßnahmen verzichtet werden, sodass die elektrischen
Wirkungsgrade deutlich unter 30 % liegen.
Verglichen mit Dampfkraftwerken können beim Betrieb von kombinierten Gas- und Dampfkraftwerken
(GuD) deutlich höhere elektrische Wirkungsgrade erreicht werden. Zur Realisierung
eines mit fester Biomasse betriebenen GuD-Kraftwerkes muss die Biomasse zunächst vergast
werden. Das erzeugte Gas kann anschließend in der Brennkammer der Gasturbine verbrannt
werden. Allerdings ist aufgrund der hohen Anlagenkomplexität der Betrieb einer Biomassevergasungsanlage
mit nachgeschalteter GuD-Anlage erst bei einer installierten Leistung von 20 MWel
und mehr finanziell lohnenswert.
Eine energetisch vorteilhafte Alternative zu Dampfkraftwerken in der Leistungsgröße bis
10 MWel stellen Biomassevergasungsanlagen mit nachgeschaltetem Gasmotor dar. Diese Anlagen
bieten ein Wirkungsgradpotenzial, das deutlich über dem der Dampfkraftwerke liegt. Da
jedoch mit dem Bau solcher Anlagen auch ein höherer Investitionsaufwand verbunden ist, kann
nur eine detaillierte, realitätsnahe Untersuchung eventuell auch bestehende ökonomische Vorteile
aufzeigen.
Eine weitere Möglichkeit zur Verminderung der CO2-Emissionen ist die gekoppelte Erzeugung
von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK). Zurzeit entstehen 22 % der in Deutschland
emittierten CO2-Emissionen bei der dezentralen Verbrennung von Öl und Gas zur Erzeugung
von Prozess- und Heizwärme [30]. Da bei der getrennten Strom- und Wärmeerzeugung deutlich
mehr CO2-Emissionen als bei KWK-Anlagen mit gleicher Leistung ausgestoßen werden, stellt
der Ausbau und Betrieb von Heizkraftwerken ein CO2-Emissionsminderungspotenzial dar. Dieser
Ausbau wird mit dem 2002 vom deutschen Bundestag verabschiedeten „Gesetz für die Erhaltung,
die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung“ gefördert.
Die Umstellung von einer dezentralen Wärmeversorgungsstruktur zu einer zentralen Nutzwärmeversorgung
ist bei größeren Wärmenetzen nur über Zeiträume von 10 bis 15 Jahren realisierbar
[2]. Folglich ist in Deutschland zunächst der Ausbau kleinerer Netze mit einer Wärmeleistung von
weniger als 50 MWth zu erwarten. Für die Wärmeversorgung dieser kleineren Wärmenetze eignen
sich unter anderem biomassebetriebene Heizkraftwerke, da ein ökonomisch vorteilhafter Betrieb
aufgrund der zurzeit (2005) garantierten hohen Stromvergütungen auch noch in entsprechend
geringer Leistungsgröße möglich ist.
Dampfheizkraftwerke besitzen den Nachteil, dass mit zunehmender Wärmeauskopplung der
elektrische Wirkungsgrad deutlich abnimmt. Im Gegensatz dazu kann bei Biomassevergasungsanlagen
mit nachgeschaltetem motorischen BHKW (Vergasungsheizkraftwerken - VHKW)
zusätzlich zur erzeugten elektrischen Energie Nutzwärme ausgekoppelt werden, ohne dass der
elektrische Wirkungsgrad sinkt. Dementsprechend weisen Vergasungsheizkraftwerke im KWK-
Betrieb einen erheblichen elektrischen Wirkungsgradvorteil gegenüber Dampfheizkraftwerken
auf.
Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, ob VHKW einen Beitrag zur Minderung der CO2-
Emissionen in Deutschland leisten können. Da der dafür notwendige Durchbruch der Technologie
nur erfolgen wird, wenn der Anlagenbetrieb auch finanziell lohnenswert ist, wird unter realitätsnahen
Randbedingungen die Strom- und Wärmeerzeugung in diesen Heizkraftwerken sowohl
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