biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

zulässigen Emissionsgrenzwerte eingehalten werden können (Kapitel 9).
Aufbauend auf den in den vier untersuchten Versuchs- und Demonstrationsanlagen realisierten
Verfahren werden Konzepte optimierter VHKW entwickelt und zur Berechnung der oben genannten
Kennzahlen in Simulationsmodellen abgebildet (Kapitel 10). Durch diese Vorgehensweise
ist sichergestellt, dass nach einer späteren Realisierung der optimierten Anlagemodelle ein
zuverlässiger, stabiler und genehmigungsfähiger Anlagenbetrieb möglich ist.
In den optimierten VHKW mit einer elektrischen Bruttoleistung von Pel, Brutto = 2071,4 kW bis
10669,5 kW werden unabhängig von der ausgekoppelten Nutzwärmeleistung hohe elektrische
Bruttowirkungsgrade von ηel,Brutto = 27,9 % bis 37,7 % erreicht. Dafür werden den BHKW der
VHKW mit dem Reingas 73,9 % bis 100,9 % der zugeführten Primärenergieleistungen zugeführt.
Zusätzlich zur elektrischen Leistung wird in den VHKW saisonal schwankend Nutzwärme
ausgekoppelt. So werden jährlich gemittelte Brennstoffausnutzungsgrade von ¯ω = 46,5 % bis
71,6 % erreicht. (Kapitel 11.1).
Damit liegen die gemittelten Brennstoffausnutzungsgrade im optimierten Viking-, FICFBund
Gegenstrom-VHKW auf etwa gleichem Niveau wie in einem exemplarisch betrachteten
DHKW, wobei in den VHKW spezifisch mehr elektrische Leistung erzeugt wird. Zusätzlich
zeigt die gemittelte Stromausbeute der Heizkraftwerke β, dass bei gleicher Nutzwärmeerzeugung
die zusätzlich zu der in einem Heizwerk benötigte Biomasse im Viking-, im FICFB- und im
Gegenstrom-VHKW ergiebiger zur Stromerzeugung eingesetzt wird als in dem DHKW (Kapitel
11.1.3).
Bei der exergetische Bewertung des KWK-Betriebs der in dieser Arbeit untersuchten HKW
erreichen alle vier untersuchten VHKW sowohl einen höheren exergetischen elektrischen Bruttowirkungsgrad
von ¯ ζel, Brutto = 23,7 % bis 32,1 % als auch einen höheren gemittelten exergetischen
Brennstoffausnutzungsgrad von ¯ ζges = 32,4 % bis 39,5 % als das DHKW mit ¯ ζel, Brutto = 16,7 %
und ¯ ζges = 28,1 % (Kapitel 11.2).
Daher können VHKW, die zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung betrieben werden,
einen Beitrag zur effizienten Nutzung nachwachsender Biomasse und damit zur CO2-neutralen
Energieversorgung in Deutschland leisten. Damit diese Technologie jedoch zukünftig in Deutschland
vermehrt eingesetzt wird, muss sich der Betrieb auch wirtschaftlich attraktiv darstellen.
Die spezifischen Stromgestehungskosten des Viking-, des FICFB- und des Gegenstrom-
VHKW liegen mit den in Kapitel 10.1 angegebenen Randbedingungen bei S = 142,0 e/MWhel
bis 161,8 e/MWhel und damit um 5,2 % bis 16,7 % unter den garantierten EEG-Vergütungen.
So rentiert sich der Betrieb dieser Anlagen nach 9,3 bis 14,7 Jahren. Beim Carbo-V-VHKW
übersteigen die spezifischen Stromgestehungskosten von 128,0 e/MWhel die EEG-Vergütungen um
3,3 %. Würde die Dampfturbine des Carbo-V-VHKW jedoch im Gegendruck gefahren und so
die Nutzwärmeauskopplung erhöht werden, würden auch bei diesem VHKW die spezifischen
Stromgestehungskosten unter den EEG-Vergütungen liegen (Kapitel 11.3). Eine durchgeführte
Sensitivitätsanalyse zeigt darüber hinaus, dass für einen rentablen Anlagenbetrieb vor allem hohe
Jahresbetriebsstunden erreicht werden müssen.
Weiterhin wird durch die Berechnung der Veränderung der spezifischen Exergiekosten nachgewiesen,
dass die spezifischen Stromgestehungskosten der untersuchten VHKW durch eine
Verminderung des Investitionsaufwandes der Funktionsgruppe der Vergasung und durch eine
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