biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

Kapitel 3
Ziel der Arbeit
Die vorliegende Arbeit zeigt anhand von teilweise neu entwickelten Kennzahlen, ob der Betrieb
von Biomasse-Vergasungsheizkraftwerken (VHKW) in Deutschland eine sowohl energetisch
und exergetisch als auch ökonomisch vorteilhafte Alternative zur gekoppelten Strom- und
Wärmeerzeugung in Dampfheizkraftwerken darstellt. Dazu werden, aufbauend auf Ergebnissen
eigener Messkampagnen an bestehenden VHKW, neue Verfahrenskonzepte entwickelt und in
Simulationsmodellen abgebildet. Durch dieses Vorgehen wird sichergestellt, dass die bei der
Modellerstellung getroffenen Annahmen zukünftig realitätsnah umsetzbar sind. Dann werden die
vorab aufgestellten Kennzahlen mittels der energetischen Simulation berechnet, um anschließend
anhand der nun zur Verfügung stehenden Bewertungskriterien die Verfahrenskonzepte iterativ
sowohl energetisch und exergetisch als auch ökonomisch zu optimieren. So wird das Spektrum
der bisherigen Veröffentlichungen dadurch erweitert, dass die Bewertung der Biomassevergasungsanlagen
zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung durch die Kombination der mit
den Kennzahlen geschaffenen Bewertungsmatrix mit den energetischen Simulationen neuer und
gleichzeitig realitätsnaher Verfahrenskonzepte erfolgt.
Zur Entwicklung neuer Anlagenkonzepte wird zunächst analysiert, welche technischen und
ökonomischen Schwierigkeiten den Durchbruch der Technologie bislang verhindert haben.
Denn obwohl Vergasungsheizkraftwerke das Potenzial zum Erreichen hoher elektrischer Wirkungsgrade
bieten und in den vergangenen 25 Jahren über 130 Biomassevergasungsanlagen
mit nachgeschaltetem BHKW errichtet wurden [75], konnte bislang keines der Systeme zur
Marktreife gebracht werden.
Aufbauend auf den Analyseergebnissen werden neue, energetisch und exergetisch optimierte
Anlagenkonzepte erstellt, in denen die in der Vergangenheit aufgetretenen Schwierigkeiten
vermieden werden und die daher voraussichtlich dauerhaft betrieben werden können. Dazu werden
zunächst von den zurzeit betriebenen Anlagen aussichtsreichste Vergasungsheizkraftwerke
ausgewählt und hinsichtlich der Funktionalität und der Betriebsstabilität untersucht.
Es werden Kennzahlen sowohl zur energetischen, exergetischen und ökonomischen Bewertung
der Vergasungsheizkraftwerke als auch zum Vergleich mit den bestehenden Dampfheizkraftwerken
gebildet. Mit den Kennzahlen werden, aufbauend auf erstellten Simulationsmodellen,
die anhand von Messergebnissen an den aussichtsreichen Vergasungsheizkraftwerken validiert
werden, energetisch optimierte Anlagenkonzepte entwickelt. Durch diese Vorgehensweise -
nämlich die Kombination von Aggregaten, deren Funktionalität und Betriebsstabilität bereits in
bestehenden Gesamtanlagen nachgewiesen worden ist und die gleichzeitige Berücksichtigung
energetischer Optimierungspotenziale - gelingt es, Konzepte für Anlagen zu erstellen, die mit
großer Wahrscheinlichkeit unter realen Bedingungen stabil und höchst effizient betrieben werden
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