biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

11.4. EXERGETISCH-ÖKONOMISCHES OPTIMIERUNGSPOTENZIAL
einem höheren Temperaturniveau genutzt würden.
Exergetischer Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Stromerzeugung ζS
Wie aus Tabelle 11.8 hervorgeht, treten die höchsten Exergieverluste in der Funktionsgruppe der
Stromerzeugung auf. Der exergetische Wirkungsgrad dieser Funktionsgruppe liegt bei den vier
untersuchten Vergasungsheizkraftwerken bei ζS = 45,6 % bis 53,0 % und damit deutlich unter den
exergetischen Wirkungsgraden der Funktionsgruppen der Biomasseaufbereitung, der Vergasung
und der Gasaufbereitung.
In der Funktionsgruppe der Stromerzeugung wird von den vier untersuchten VHKW der höchste
exergetische Wirkungsgrad im Viking-VHKW erreicht. Dort wird die Exergie des Reingases zu
36,4 % in elektrische Leistung ( ¯ Pel, Brutto = 2071,4 kW) und zu 8,0 % in die Exergie der Nutzwärme
( ˙ Ē = 457,7 kW) überführt. Zusätzlich werden aus dem Abgas 489,6 kW Exergie (8,6 % der
Reingasexergie) zur Trocknung der Biomasse auf einem Temperaturniveau von 710 K bis 615 K
ausgekoppelt. Da dieser Exergiestrom bei der Berechnung des exergetischen Wirkungsgrades
nach Gleichung 8.2 im Nenner steht, wird in der Funktionsgruppe der Stromerzeugung des
Viking-VHKW der höchste exergetische Wirkungsgrad von ζS = 53,0 % erreicht.
Der niedrigste exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Stromerzeugung wird im
Carbo-V-VHKW erreicht. In dieser Anlage findet die Stromerzeugung zu 72,9 % im BHKW
und zu 27,1 % in einer Dampfkraftanlage statt. Im motorischen BHKW werden aus dem Reingas
(21031,9 kW Exergie) 7775,8 kW elektrische Leistung und 659,1 kW Nutzwärmeleistung
erzeugt. Zusätzlich werden aus dem Abgas des BHKW 3090,3 kW zur Frischdampferzeugung
und 810,8 kW Exergie zur Biomassetrocknung ausgekoppelt. Zur Erzeugung des Frischdampfes
werden zusätzlich 4625,1 kW Exergie aus dem Rohgas und 970,9 kW aus dem HTV ausgekoppelt.
Die im Kondensationsbetrieb gefahrene Dampfkraftanlage erzeugt eine elektrische Leistung
von 2893,7 kW. So werden in der Funktionsgruppe der Stromerzeugung des Carbo-V-VHKW
aus 26627,9 kW zugeführter Exergie insgesamt 12139,4 kW Exergie in der elektrischen Leistung
und der erzeugten Nutzwärme gebunden bzw. dem Biomassetrockner zugeführt, sodass ein
Wirkungsgrad von ζS = 45,6 % erreicht wird.
Der exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Stromerzeugung des FICFB-VHKW
beträgt ζS = 48,9 %. Dieser liegt um 3,3 %-Punkte über dem des Carbo-V-VHKW und um
4,1 %-Punkte unter dem des Viking-VHKW. Aus dem Reingas ( ˙ E = 11336,0 kW) und jener
der ORC-Anlage zugeführten Exergie ( ˙ E = 2659,2 kW) werden elektrische Leistung
( ¯ Pel, Brutto = 5006,2 kW) und Nutzwärme ( ¯˙ EN = 1256,3 kW) erzeugt. Dabei werden im BHKW
40,4 % der Reingasexergie in elektrische Leistung (4112,6 kW) und Nutzwärme (464,8 kW)
umgewandelt. Weitere 1238,6 kW Exergie werden aus dem Abgas des BHKW ausgekoppelt und
zur Frischdampferzeugung für die ORC-Anlage genutzt. In der ORC-Anlage werden wiederum
22,9 % der zugeführten Exergie (3897,8 kW) in elektrische Leistung und 20,3 % in der Exergie
der Nutzwärme gebunden. Daher liegt durch den Gegendruckbetrieb der ORC-Anlage der
exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Stromerzeugung des FICFB-VHKW über
dem des Carbo-V-VHKW.
Der exergetische Wirkungsgrad der Funktionsgruppe der Stromerzeugung des Gegenstrom-
VHKW liegt mit ζS = 49,9 % um 4,3 %-Punkte höher als der des Carbo-V-VHKW und
um 3,1 %-Punkte unter dem des Viking-VHKW. Dem BHKW werden mit dem Reingas
6759,6 kW Exergie zugeführt. Diese wird zu 37,1 % in elektrische Leistung umgewandelt
( ¯ Pel, Brutto = 2506,5 kW). Zusätzlich wird aus den Kühlkreisläufen und dem Abgas des BHKW
169