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KAPITEL 6. ENERGETISCHE UND EXERGETISCHE KENNZAHLEN
Tabelle 6.1: Gegenüberstellung der energetischen Kennzahlen ηGas, ɛGas und θGA und exergetischen
Kennzahlen ζGas und χ Gasder Konzepte mit und ohne Wärmerückführung
Stoffstrom 1 3 5 bei 298 K 4’ 7’
Konzept 1: ohne Wärmerückführung
Temperatur / K 300 1070 298 – –
Leistung / kW 9500 9381 6348 0 0
Exergiestrom / kW 11060 10169 6310 0 0
ηGas=66,8 % ɛGas=66,8 % θGA=44,6 %
ζGas=57,1 % χGas=57,1 %
Konzept 2: mit Wärmerückführung
Temperatur / K 300 1070 298 600 400-500
Leistung / kW 9500 9845 7460 475 475
Exergiestrom / kW 11060 9015 7466 394 160
ηGas=74,8 % ɛGas=78,5 % θGA=31,7 %
ζGas=64,5 % χGas=67,5 %
Durch die Wärmerückführung aus der Gasaufbereitung (Strom 4’ in Abbildung 6.2) steigt der
energetische Wirkungsgrad der Vergasung ηGas um 8 %-Punkte bzw. relativ um 11,9 %. Durch die
zusätzliche Einkopplung von Abgaswärme aus dem BHKW (7’) wird die energetische Effizienz
der Vergasung ɛGas sogar relativ um 17,5 % erhöht. Der Vergleich des energetischen Wirkungsgrades
der Vergasung ηGas und der energetischen Effizienz der Vergasung ɛGas miteinander zeigt,
dass beim Konzept 2 zusätzlich zur Abwärme aus der Gasaufbereitung (4’) weitere Energieströme
(7’) zurück in die Biomasseaufbereitung und den Vergasungsreaktor geführt werden und auf diese
Weise die Reingasleistung erhöht wird.
Durch eine Vergasungsluftvorwärmung mit Rohgaswärme sinkt der Verlust der Gasaufbereitung
in Konzept 2 relativ um 28,9 %. Folglich können die in der Gasaufbereitung abgeschiedenen
Energieströme (4) in Konzept 2 teilweise in die Biomasseaufbereitung und in den Vergasungsreaktor
eingekoppelt werden (4’).
Der exergetische Wirkungsgrad der Vergasung ζGas wird in Konzept 2 relativ um 13,0 %, die
exergetische Effizienz der Vergasung χ Gas relativ um 18,2 % angehoben. Die Steigerung der
exergetischen Kennzahlen ζGas und χ Gasist größer als die derenergetischen Kennzahlen ηGas und
ɛGas. Daraus wird ersichtlich, dass die Rückführung der Wärme aus der Gasaufbereitung und
aus dem BHKW eine exergetische Prozessverbesserung darstellt. Durch die in den Vergasungsreaktor
zurückgeführte Wärme wird die Menge der exergetisch hochwertigen Biomasse, die zur
Wärmebereitstellung oxidiert werden muss, durch exergetisch minderwertige Wärme substituiert.
Durch diese exergetische Prozessverbesserung bietet Konzept 2 die Möglichkeit, einen höheren
elektrischen Wirkungsgrad zu erreichen.
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