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KAPITEL 11. BEWERTUNG DER OPTIMIERTEN VHKW
Die Effizienz der Vergasung des Carbo-V-, des FICFB- und des Gegenstrom-VHKW liegt mit
63,4 % bis 64,3 % ebenso wie der Wirkungsgrad der Vergasung dieser Anlagen auf gleichem
Niveau und um 23,0 bis 23,9 %-Punkte unter jener des Viking-VHKW (Abbildung 11.6). Dies
zeigt, wie gut es beim Viking-VHKW gelingt, die Exergie der Biomasse auf das Reingas zu
übertragen.
Beim FICFB-VHKW wird wie auch beim Viking-VHKW Wärme aus dem Abgas der BHKW
ausgekoppelt und zur Trocknung der Biomasse verwendet. Dabei wird das Abgas jedoch vor der
Auskopplung der Trocknungswärme zur Dampferzeugung für die ORC-Anlage genutzt. Daher
liegt das Temperaturniveau der Wärmeauskopplung zur Trocknung der Biomasse mit bis zu
473 K um 237 K niedriger als beim Viking-VHKW. So werden beim FICFB-VHKW aus dem
Abgas nur 3,3 % der Exergie der Biomasse ausgekoppelt und dem Trockner zugeführt, sodass
die Effizienz der Vergasung mit χ Gas = 64,3 % nur um 2,1 %-Punkte über dem Wirkungsgrad
der Vergasung liegt. Die exergetische Effizienz der Vergasung χ Gasdes FICFB-VHKW liegt
um 23,0 %-Punkte unter der des Viking-VHKW, was im Wesentlichen auf den niedrigeren
exergetischen Wirkungsgrad der Vergasung zurückzuführen ist.
Beim Gegenstrom-VHKW beträgt die Effizienz der Vergasung χ Gas = 64,0 %, da in dieser
Anlage die Vergasungsluft mit Wärme aus dem Abgas des BHKW auf 466 K vorgewärmt wird.
Dazu werden aus dem Abgas 89,9 kW Exergie auf einem Temperaturniveau von 697 K bis
653 K ausgekoppelt. Dies entspricht 0,9 % der Exergie der Biomasse. Daher liegt die Effizienz
der Vergasung nur um 0,5 %-Punkte über dem Wirkungsgrad der Vergasung. Da eine weitere
Einkopplung von Abgaswärme in den Vergasungsreaktor nicht möglich ist, kann eine deutliche
Anhebung der Effizienz der Vergasung nur durch die Erhöhung des exergetischen Wirkungsgrades
der Vergasung erfolgen.
Auch beim Carbo-V-VHKW wird Wärme aus dem Abgas der BHKW ausgekoppelt und zur
Trocknung der Biomasse verwendet. Die ausgekoppelte Wärme liegt wie auch beim FICFB-
VHKW auf einem Temperaturniveau von bis zu 473 K. Allerdings wird zusätzlich Rauchgas aus
der Erdgasbrennkammer zur Trocknung der Biomasse verwendet. So werden nur 2,6 % der Exergie
der Biomasse aus dem Abgas der BHKW ausgekoppelt und dem Trockner zugeführt. Daher
liegt die Effizienz der Vergasung mit χ Gas = 63,4 % nur um 1,6 %-Punkte über dem Wirkungsgrad
der Vergasung dieser Anlage. Durch eine verstärkte Nutzung von Abgaswärme zur vollständigen
Deckung des Wärmebedarfs für die Trocknung der Biomasse und zur Vergasungsluftvorwärmung
könnte die exergetische Effizienz der Vergasung weiter angehoben werden. Allerdings wird
es nicht möglich sein, das Niveau des Viking-VHKW zu erreichen, da der Wärmebedarf der
endothermen Pyrolysereaktionen durch Verbrennung von Biomasse im NTV gedeckt wird.
11.2.4 Zusammenfassung
Durch die exergetische Bewertung der in Tabelle 11.3 aufgeführten Heizkraftwerke zeigt sich
deutlich der Vorteil der VHKW gegenüber des DHKW. Bei allen vier untersuchten VHKW wird
bei der gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung sowohl ein höherer exergetischer elektrischer
Bruttowirkungsgrad als auch ein höherer gemittelter exergetischer Brennstoffausnutzungsgrad als
im DHKW erreicht.
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