biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

KAPITEL 6. ENERGETISCHE UND EXERGETISCHE KENNZAHLEN
zugeführten Leistungen bezogen:
ηGas, Roh = ˙mGas, Roh · Hu, Gas, Roh
˙QBio + �
˙Qzu, n
n
ηGas, Rein = ˙mGas, Rein · Hu, Gas, Rein
˙QBio + �
˙Qzu, n
n
=
=
˙m3 · Hu, 3
˙m1 · Hu,1 + ˙ Q4 ′ + ˙ Q7 ′
˙m5 · Hu, 5
˙m1 · Hu, 1 + ˙ Q7 ′
, (6.21)
. (6.22)
Aus dem auf das Rohgas bezogenen Wirkungsgrad der Vergasung ηGas, Roh ergeben sich keine
Aussagen über die energetische Güte der Vergasungsanlage, da im Rohgas in der Regel noch
Teere vorhanden sind. Diese steigern einerseits den Heizwert des Rohgases, andererseits müssen
sie jedoch vor einer motorischen Gasnutzung entfernt werden. So können beispielsweise bei
Gegenstromvergasungsanlagen bis zu 20 % der Biomasseleistung im Rohgas in Teeren gebunden
sein. Da die in den Teeren gebundene Energie vor der gasmotorischen Nutzung abgeschieden
wird, stellt der mit dem Rohgas bestimmte Wirkungsgrad der Vergasung nicht das Verhältnis
zwischen der nutzbaren Gasleistung und den dem Vergasungsreaktor und der Biomasseaufbereitung
zugeführten Leistungen dar. Folglich wird in dieser Arbeit nur der auf das Reingas
bezogene Wirkungsgrad der Vergasung ηGas, Rein =ηGas betrachtet. Diese Kennzahl stellt das
Verhältnis von im Motor nutzbarer Reingasleistung ˙ Q5 zu den dem Vergasungsreaktor und der
Biomasseaufbereitung zugeführten Leistungen ˙ QBio = ˙ Q1 und � Qzu
˙ = ˙ Q4 ′ + ˙ Q7 ′ dar.
Effizienz der Vergasung
Bei autothermen Vergasungsreaktoren muss Wärme für die endothermen Vergasungsreaktionen
durch partielle Oxidation der Biomasse bereitgestellt werden. Gelingt es, einen Teil dieser Oxidationswärme
durch Einkopplung von Abwärme oder durch Verbrennung von in der Gasaufbereitung
abgeschiedenen Teeren zu substituieren (Abbildung 6.2, Leistungen ˙ Q4 ′ und ˙ Q7 ′), steigt
die energetische Produktgasausbeute. Da diese Prozessverbesserung jedoch nicht mit dem Wirkungsgrad
der Vergasung nach Gleichung 6.20 dargestellt werden kann, wird zusätzlich als neue
Kennzahl die Effizienz der Vergasung ɛGas definiert. Sie stellt das Verhältnis der Reingasleistung
zur Biomasseleistung dar:
ɛGas = ˙mGas, Rein · Hu, Gas, Rein
˙QBio
= ˙m5 · Hu,5
. (6.23)
˙m1 · Hu,1
Die Rückführung von Abwärme aus den Aggregaten der Gasaufbereitung oder der Stromerzeugung
in den Vergasungsreaktor oder in die Biomasseaufbereitung führt zu einer Reduktion
der für die Bereitstellung von Wärme oxidierten Biomassemenge. Folglich erhöht sich die
Gasausbeute. Mit der Effizienz der Vergasung ist eine Kennzahl geschaffen, welche die Leistung
des Reingases zur Leistung der eingesetzten Biomasse ins Verhältnis setzt. Eine hohe Effizienz
der Vergasung bedeutet, dass mit der untersuchten Anlage ein Großteil der Biomasseleistung
in die Reingasleistung überführt wird. Mit steigender Effizienz der Vergasung erhöht sich bei
gleicher Biomasseleistung die in der Anlage erzeugbare elektrische Leistung.
Verlust der Gasaufbereitung
In der Gasaufbereitung werden das Rohgas gekühlt und die im Rohgas vorhandenen Störstoffe,
die einen stabilen und dauerhaften Betrieb der nachgeschalteten Aggregate der Stromerzeugung
36