biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

11.4. EXERGETISCH-ÖKONOMISCHES OPTIMIERUNGSPOTENZIAL
zunächst zur Vorwärmung der Vergasungsluft auf 770 K verwendet. Dabei sinkt die Rauchgastemperatur
von 1213 K auf 620 K. Diese Temperaturabsenkung ist notwendig, damit bei der
Trocknung der Biomasse keine Pyrolysereaktionen ablaufen. Anschließend wird das aus dem
Luvo austretende Rauchgas mit dem Abgas des BHKW vermischt und tritt mit 470 K in den
Biomassetrockner ein. Die Exergie des der Biomasseaufbereitung zugeführten Erdgases beträgt
2113,2 kW. Davon werden 608,2 kW im Luvo an die Vergasungsluft übertragen und nur 80,1 kW
zur Trocknung der Biomasse verwendet. Da die Verbrennung des Erdgases zur Trocknung
der Biomasse erfolgt, werden die dabei entstehenden Exergieverluste der Funktionsgruppe der
Biomasseaufbereitung zugerechnet, sodass der exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe
der Biomasseaufbereitung des Carbo-V-VHKW ζBA = 92,4 % beträgt.
Exergetischer Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Vergasung ζV
In der Funktionsgruppe der Vergasung treten Exergieverluste von 4,5 % bis 15,8 % auf, sodass
der exergetische Wirkungsgrad dieser Funktionsgruppe zwischen ζV = 84,2 % und 95,5 % liegt.
Der höchste exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Vergasung von ζV = 95,5 % wird
im Viking-VHKW erreicht, da in dieser Anlage Rohgaswärme zur Beheizung der Pyrolysezone
genutzt wird, sodass 794,0 kW Exergie aus dem Rohgas ausgekoppelt und zurück in den Vergasungsreaktor
geführt werden. Daher kann auf eine Verbrennung von exergetisch hochwertiger
Biomasse zur Deckung des Wärmebedarfs der endothermen Pyrolysereaktionen verzichtet und
der hohe exergetische Wirkungsgrad von ζV = 95,5 % erreicht werden.
Der exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Vergasung des Carbo-V-VHKW liegt
mit ζV = 90,0 % um 5,5 % unter dem des Viking-VHKW. Wesentliche Exergieverluste treten im
NTV und HTV bei den irreversiblen Vergasungsreaktionen und bei der Kühlung des Brennkammermantels
des HTV auf. Die Exergieverluste, die bei der Rückkühlung des Thermoöls zur
Dampferzeugung für die Dampfkraftanlage entstehen, werden der Dampfkraftanlage zugeordnet.
Der Funktionsgruppe der Vergasung des Gegenstrom-VHKW werden mit der Biomasse
10568,4 kW und mit der auf 466 K vorgewärmten Vergasungsluft 211,9 kW Exergie zugeführt.
Aufgrund des Ablaufes der Vergasungsreaktionen im Gegenstromvergasungsreaktor wird ein
Rohgas mit einem hohen Wasserdampfgehalt (34,0 %) und einem niedrigen Heizwert von
4598,1 kJ/kg erzeugt. Die Exergie des Rohgases beträgt 9416,1 kW, und es wird ein exergetische
Wirkungsgrad von ζV = 87,3 % erreicht. Dieser liegt um 8,2 %-Punkte unter dem Wert des
Viking-VHKW, was im Wesentlichen auf die niedrigere Gasqualität zurückzuführen ist.
Das FICFB-VHKW erreicht den niedrigsten exergetischen Wirkungsgrad der Funktionsgruppe
der Vergasung von ζV = 84,2 %. Dem Wirbelschichtvergasungsreaktor werden mit der
vorgetrockneten Biomasse 17152,6 kW und mit dem Vergasungsdampf 1071,4 kW Exergie
zugeführt. Weitere 3396,8 kW Exergie werden in der Brennkammer bei der Aufheizung des
Bettmaterials übertragen. Da mit dem Rohgas 14630,0 kW Exergie und mit dem aus dem
Wirbelschichtvergasungsreaktor ausgekoppelten Biokoks 5845,3 kW den Vergasungsreaktor
verlassen, entstehen im Vergasungsreaktor 1145,5 kW Exergieverluste (6,2 % der zugeführten
Exergie). In der Brennkammer wird zusätzlich zum Biokoks das teerbeladene RME verbrannt.
Nachdem das aus der Brennkammer austretende Rauchgas zur Verbrennungsluftvorwärmung und
zur Vergasungsdampferzeugung genutzt wurde, werden 861,2 kW Exergie ausgekoppelt und der
ORC-Anlage zugeführt. Anschließend wird das Rauchgas über den Kamin an die Umgebung
abgeführt, wobei 243,7 kW verloren gehen. So entstehen in der Brennkammer 1773,1 kW Exergieverluste.
Dies entspricht 25,0 % jener der Brennkammer bzw. 9,6 % jener der Funktionsgruppe
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