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KAPITEL 11. BEWERTUNG DER OPTIMIERTEN VHKW
Oberflächenverlust von 2 % der dem Vergasungsreaktor zugeführten Leistung und durch die
mit dem Rauchgas nach dem Luvo ausgetragene Wärmeleistung von 10,5 % der Biomasseleistung
werden im Rohgas 102,7 % der Biomasseleistung gebunden. Mit der Rohgastemperatur
von 1120 K liegen 15,5 % der Rohgasleistung in Form von Wärme vor. Diese wird aus dem
Rohgas ausgekoppelt und der ORC-Anlage zugeführt, sodass sie nicht als Nutzleistung bei der
Berechnung des Wirkungsgrades der Vergasung eingeht. In der Rohgaswäsche kondensiert ein
Großteil des im Rohgas vorhandenen Wasserdampfes. Bei der Rückkühlung des Waschmediums
werden 5,8 % der Biomasseleistung in Form von Niedertemperaturwärme ungenutzt an die
Umgebung abgegeben. So beträgt die Reingasleistung 76,5 % der Biomasseleistung. Bezieht man
dies auf die dem Vergasungsreaktor und der Brennkammer zugeführten Leistung von 111,0 %
der Biomasseleistung (100 % Biomasse, 7,4 % Abgasgaswärme zur Trocknung, 3,6 % RME), so
beträgt der Wirkungsgrad der Vergasung ηGas = 68,9 %.
Beim FICFB-VHKW besteht die Möglichkeit, den Wirkungsgrad der Vergasung durch Nutzung
der Rohgaswärme zur Trocknung der Biomasse zu erhöhen. Allerdings würde sich dadurch nicht
der elektrische Wirkungsgrad oder der Brennstoffausnutzungsgrad erhöhen, da nur Rohgaswärme
anstatt von Abgaswärme zur Trocknung der Biomasse verwendet wird. Es wird die gleiche
Wärmeleistung zurück in die Biomasseaufbereitung geführt, die nur an einer anderen Stelle aus
der Anlage ausgekoppelt wird. Da die Trocknung der Biomasse mit Abgaswärme technisch
einfacher zu realisieren ist, wird im optimierten FICFB-VHKW diese Anlagenschaltung als
optimale Anlagenkonfiguration gewählt.
Ein allgemein gültiger Zusammenhang zwischen der Vergasungsreaktorbauart und dem Wirkungsgrad
der Vergasung kann anhand der betrachteten VHKW nicht festgestellt werden.
Dafür müsste eine deutlich größere Anzahl von Vergasungsheizkraftwerken, in denen die
unterschiedlichen Vergasungsreaktorbauarten betrieben werden, untersucht werden. Wie sich
bei den zweistufigen Vergasungsreaktoren zeigt, hängt der Wirkungsgrad der Vergasung von
der detaillierten Anlagenkonfiguration ab. So wird im optimierten, zweistufigen Viking-VHKW
ein Wirkungsgrad der Vergasung von ηGas = 92,1 % und im optimierten Carbo-V-VHKW von
ηGas = 70,3 % erreicht. Anhand der beschriebenen Vergasungsheizkraftwerke wird jedoch deutlich,
dass zum Erreichen hoher Wirkungsgrade der Vergasung die aus dem Rohgas abgeschiedene
Leistung in Form von Wärme oder Teeren zurück in die Biomasseaufbereitung oder den Vergasungsreaktor
geführt werden muss. So wird im optimierten Viking-VHKW, in dem nur 5,3 %
der Rohgasleistung nicht zurück in den Vergasungsreaktor geführt wird, ein Wirkungsgrad der
Vergasung von ηGas = 92, 1 % realisiert.
Effizienz der Vergasung
Findet die Stromerzeugung ausschließlich in einem mit Reingas betriebenen BHKW statt, so ist
für das Erreichen hoher elektrischer Wirkungsgrade eine hohe Effizienz der Vergasung notwendig.
Dies gelingt, indem ein hoher Anteil der in der Gasaufbereitung abgeschiedenen Leistungen und
der bei der Stromerzeugung entstehenden Abwärme in den Vergasungsreaktor zurückgeführt wird.
Die höchste Effizienz der Vergasung von ɛGas = 100,9 % wird beim Viking-VHKW erreicht
(Tabelle 11.1). Da die Effizienz der Vergasung über 100,% liegt, übersteigt die im Reingas
chemisch gebundene Leistung die mit der Biomasse zugeführte Leistung. Dies gelingt, da zum
einem 73,1 % der fühlbaren Wärme des Rohgases sowohl zur Pyrolyse der Biomasse als auch zur
Vorwärmung der Vergasungsluft genutzt werden. Zum anderen werden 9,6 % der Biomasseleistung
aus dem Abgas des BHKW ausgekoppelt und zur Trocknung der zugeführten Biomasse auf
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