biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)
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6.3. EXERGETISCHE KENNZAHLEN VON KWK-ANLAGEN<br />
verhindern würden, abgeschieden. Zur Bewertung der dabei auftretenden Energieverluste wird der<br />
Verlust der Gasaufbereitung als neue Kennzahl eingeführt. Entsprechend Abbildung 6.2 errechnet<br />
sich diese Kennzahl θGA nach folgender Gleichung:<br />
θGA = ˙ Q 4 ′′<br />
˙Q3<br />
= 1 − ˙ Q 4 ′ + ˙ Q5<br />
˙Q3<br />
. (6.24)<br />
Im Rahmen dieser Arbeit werden Vergasungsheizkraftwerke mit integriertem motorischen<br />
BHKW betrachtet. Wie aus Tabelle 4.2, in welcher die Anforderungen an die Reingasqualität bei<br />
motorischer Nutzung des Reingases aufgeführt sind, hervorgeht, muss das Rohgas in der Gasaufbereitung<br />
auf eine Temperatur von 280 K bis 320 K abgekühlt werden. Zusätzlich müssen, um den<br />
maximalen Reingas-Teergehalt von 100 mg/m 3 (i.N.) einzuhalten, in der Gasaufbereitung ggf. noch<br />
Teere aus dem Rohgas abgeschieden werden. Damit errechnet sich die in der Gasaufbereitung<br />
abgeschiedene Leistung ˙ Q4 in Abbildung 6.2 aus der Summe der Abwärme und der in den Teeren<br />
gebundenen Leistung. Um nun die Verlustleistung ˙ Q ′′<br />
4 so gering wie möglich zu halten, muss<br />
versucht werden, sowohl die Abwärme als auch die Teere zurück in den Vergasungsreaktor oder<br />
die Biomasseaufbereitung zu führen. So kennzeichnet ein geringer Verlust der Gasaufbereitung<br />
θGA Vergasungsheizkraftwerke, in denen die Gasaufbereitung energetisch optimiert in die<br />
Gesamtanlage integriert ist.<br />
Wie auch bei der Berechnung des Wirkungsgrades der Vergasung ηGas (Gleichung 6.20) und der<br />
Effizienz der Vergasung ɛGas (Gleichung 6.23) entspricht die Reingasleistung in Gleichung 6.24<br />
der chemisch gebundenen Gasleistung ( ˙ Q5 = ˙m5 · Hu,5), da die fühlbare Wärme des Reingases<br />
bei der Stromerzeugung im motorischen BHKW nicht in elektrische Leistung umgesetzt wird.<br />
6.3 Exergetische Kennzahlen von KWK-Anlagen<br />
Mittels exergetischer Analysen lassen sich Aussagen über die Qualität der in einem Heizkraftwerk<br />
erzeugten Leistungen treffen. Als Exergie wird der Anteil der Energie verstanden, der sich unter<br />
Zuhilfenahme der Umgebung in jede andere Energieform umwandeln lässt [5]. Als Umgebungszustand<br />
und damit auch Bezugszustand wird in dieser Arbeit Tu=298,15 K und pu=1,1013 bar<br />
verwendet. Die Exergie eines Stoffstromes wird mit Gleichung 6.25 berechnet:<br />
˙E = ˙m · e = ˙m · (h − hu − Tu · (s − su)) . (6.25)<br />
In der Literatur wird die Brennstoffexergie oft durch den Brennwert des Brennstoffes angenähert.<br />
Diese Vorgehensweise liefert aber bei gasförmigen Brennstoffen keine zufrieden stellende Genauigkeit.<br />
Daher wird in dieser Arbeit die Brennstoffexergie der festen Biomasse und des erzeugten<br />
Roh- und Reingases berechnet, indem die Entropien und Enthalpien der Reaktionsedukte und der<br />
Reaktionsprodukte einer stöchiometrischen Verbrennung des Brennstoffes mit reinem Sauerstoff<br />
bilanziert werden. Mit den Standardenthalpien (h 0 ) und -entropien (s 0 ) der Reaktionsedukte und<br />
-produkte beträgt die spezifische Brennstoffexergie:<br />
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