biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

11.2. EXERGETISCHE BEWERTUNG
werden. Die Exergie des Frischdampfes (8257,5 kW) wird in der Dampfturbine zu 45,2 % in
elektrische Leistung umgewandelt.
Die vier untersuchten VHKW erreichen im KWK-Betrieb deutlich höhere exergetische elektrische
Wirkungsgrade als das beschriebene DHKW, da bei der Frischdampferzeugung im
Dampferzeuger des DHKW 63,1 % der zugeführten Exergie der Biomasse verloren gehen. Bei
der Vergasung der Biomasse betragen die Exergieverluste bei den in Tabelle 11.3 aufgeführten
Anlagen nur 12,7 % bis 36,6 %. So wird deutlich, dass bei der Reingaserzeugung aus Biomasse
deutlich niedrigere Exergieverluste als bei der Verbrennung der Biomasse zur Frischdampferzeugung
entstehen. In den motorischen BHKW wird zusätzlich zur erzeugten elektrischen Leistung
Nutzwärme ausgekoppelt, ohne dass der elektrische Wirkungsgrad des BHKW sinkt.
11.2.2 Exergetischer Brennstoffausnutzungsgrad
Nachfolgend findet die Bewertung der exergetischen Prozessgüte anhand des exergetischen
Brennstoffausnutzungsgrades statt.
Der höchste gemittelte exergetische Brennstoffausnutzungsgrad bei der in Kapitel 10.1 beschriebenen,
jährlich schwankenden Nutzwärmeauskopplung wird im Viking-VHKW mit ¯ ζges = 39,5 %
erreicht. Dies gelingt aufgrund des hohen exergetischen elektrischen Bruttowirkungsgrades von
¯ζel, Brutto = 31,8 %. Zusätzlich können aus dem Rohgas maximal 64,7 kW, aus dem Abgas des
BHKW 315,0 kW und aus den Kühlkreisläufen des BHKW 329,8 kW Exergie in Form von
Nutzwärme ausgekoppelt werden. Durch den beschriebenen, schwankenden Wärmebedarf wird
ein über das Jahr gemittelter Exergiestrom von 503,6 kW mit der Nutzwärme an das Wärmenetz
übertragen (7,7 % der Exergie der Biomasse).
Beim FICFB-VHKW werden 22,8 % der Brennstoffexergie einer ORC-Anlage zugeführt und zu
54,5 % auf den Frischdampf übertragen. Dieser wird in einer im Gegendruck betriebenen Turbine
zur Stromerzeugung entspannt. Da die gesamte Abwärme der im Gegendruck betriebenen
ORC-Anlage als Nutzwärme ausgekoppelt wird, können maximal 27,7 % jener der ORC-Anlage
zugeführten Exergie in der Exergie der Nutzwärme gebunden werden. Zusätzlich werden im
BHKW maximal 5,8 % der Reingasexergie als Nutzwärme ausgekoppelt. So können im FICFB-
VHKW zusätzlich zur elektrischen Leistung maximal 10,0 % der Exergie der Biomasse und des
RME als Nutzwärmeexergie ausgekoppelt werden. Durch den schwankenden Nutzwärmbedarf
werden im Jahresmittel 7,1 % der zugeführten Brennstoffexergie mit der Nutzwärme ausgekoppelt
und damit ein gemittelter exergetischer Brennstoffausnutzungsgrad von ¯ ζges = 35,5 % erreicht.
Diese Kennzahl liegt um 4,0 %-Punkte unter der des Viking-VHKW, was im Wesentlichen durch
den um 3,4 %-Punkte niedrigeren exergetischen elektrischen Bruttowirkungsgrad verursacht wird.
Der gemittelte exergetische Brennstoffausnutzungsgrad des Carbo-V-VHKW beträgt
¯ζges = 34,1 %. Damit liegt er um 5,4 %-Punkten unter dem des Viking-VHKW, obwohl in
beiden Anlagen zweistufige Vergasungsreaktoren betrieben werden. Doch beim Viking-VHKW
wird ein Teil der in der Anlage anfallenden Abwärme wieder in den Vergasungsreaktor eingekoppelt
und auf diese Weise eine hohe exergetische Effizienz der Vergasung und damit auch ein hoher
elektrischer Wirkungsgrad erreicht. Auch wenn beim Carbo-V-VHKW ein um 0,3 %-Punkte
höherer elektrischer Wirkungsgrad erreicht wird, gelingt dies nur, weil die in der Anlage
anfallende Abwärme in einer Dampfkraftanlage ausschließlich zur Stromerzeugung genutzt wird.
Daher wird nur die aus den Kühlkreisläufen des BHKW abgeführte Wärme als Nutzwärme
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