biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

KAPITEL 8. EXERGETISCH-ÖKONOMISCHE OPTIMIERUNG
erhält man die Kennzahl ψ:
ψ =
1
ζFG
�
· 1 +
1
ζFG
− 1
˙ZFG
� ˙Cein, FG
�
− 1
=
1 − ζFG +
1 − ζFG
˙ZFG
� ˙Cein, FG
. (8.11)
Anhand der Kennzahl ψ kann beurteilt werden, in welchem Maße Exergieverluste in einer
Funktionsgruppe zur Anhebung der spezifischen Exergiekosten π beitragen. Wird beispielsweise
angenommen, dass in einer idealen Funktionsgruppe nur minimale Exergieverluste auftreten
und dementsprechend der exergetische Wirkungsgrad ζFG ≈ 1 ist, entsteht die Anhebung der
spezifischen Exergiekosten in der Funktionsgruppe im Wesentlichen durch den Kostenstrom ˙ ZFG.
Der exergetische Wirkungsgrad trägt nur minimal zur Anhebung der spezifischen Exergiekosten
π bei: ψ ≈ 0.
Entstehen bei der Errichtung der Funktionsgruppe nur sehr geringe Kosten und ist daher der
Kostenstrom ˙ ZFG wesentlich niedriger als der Kostenstrom ˙ Cein, FG ( ˙ ZFG ≪ ˙ Cein, FG), entsteht
die Anhebung der spezifischen Exergiekosten π in der Funktionsgruppe im Wesentlichen durch
Exergieverluste: ψ ≈ 1. Beträgt die Kennzahl ψ = 0, 5, so tragen die Exergieverluste und der
Kostenstrom ˙ ZFG in gleichem Maße zur Anhebung der spezifischen Exergiekosten bei.
Nehmen die spezifischen Exergiekosten in einer Funktionsgruppe wesentlich stärker zu als in
den anderen Funktionsgruppen und wird dies im Wesentlichen durch Exergieverluste verursacht
(0,7 < ψ < 1), führt die Erhöhung des exergetischen Wirkungsgrades dieser Funktionsgruppe ζFG
zu einer deutlichen Senkung der spezifischen Stromgestehungskosten. Tragen die Exergieverluste
nur unwesentlich zur Kostensteigerung bei (0 < ψ < 0,3), so ist zur Senkung der Stromgestehungskosten
bevorzugt eine Reduktion des Kostenstromes ˙ ZFG vorzunehmen.
8.3 Beispiel einer exergetisch-ökonomischen Analyse eines
Vergasungsheizkraftwerkes
Zum besseren Verständnis werden im Folgenden die exergetisch-ökonomischen Kennzahlen π
und ψ der Funktionsgruppen des bereits in Kapitel 7.3 aufgeführten Anlagenbeispiels berechnet
und diskutiert. Für die Reingaserzeugung gelten die in Kapitel 6.3, Abschnitt „Exergetischer
Wirkungsgrad und Effizienz der Vergasung“, Konzept 2 aufgeführten Annahmen. In Abbildung
8.3 sind die vier Funktionsgruppen des Vergasungsheizkraftwerkes dargestellt. Für die Anlage
gelten neben den bereits in Tabelle 6.1 und Tabelle 7.2 aufgeführten Werten die in Tabelle 8.1
genannten Angaben. Die sich daraus ergebenden Exergieströme ˙ E und Kostenströme ˙ ZFG sind
in Abbildung 8.3 eingetragen.
Es wird angenommen, dass der spezifische Investitionsaufwand für die Errichtung des
Vergasungsheizkraftwerkes I/Pel = 4000 e/kWel beträgt. Dabei werden für die Errichtung der Funktionsgruppe
der Biomasseaufbereitung 10 %, des Vergasungsreaktors 55 %, der Gasaufbereitung
15 % und Stromerzeugung 20 % des gesamten Investitionsaufwandes benötigt (Tabelle 8.1). Des
Weiteren wird angenommen, dass der Kostenstrom, der durch die fixen und weiteren variablen
Betriebskosten entsteht, 40 e/h beträgt. Anhand dieser und den in Tabelle 7.2 aufgeführten
Annahmen werden die in Abbildung 8.3 eingetragenen Kostenströme ˙ ZFG berechnet.
58