biomassevergasung wiese tuhh (6.377 KB)

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C=216 €/h
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E=11060 kW
Biomasse
8.3. BEISPIEL EINER EXERGETISCH-ÖKONOMISCHEN ANALYSE EINES VHKW
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Z=27 €/h
Biomasseaufbereitung
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E=11060 kW
Exergieverlust
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Z=150 €/h
Vergasungsreaktor
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E=9015 kW
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E=394 kW
G
Gasaufbereitung
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Z=41 €/h
Exergieverlust
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E=160 kW
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E=7466 kW
Stromerzeugung
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Z=55 €/h
Exergieverlust
P =2850 kW
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E=544 kW
Abbildung 8.3: Anlagenbeispiel zur Berechnung der exergetisch-ökonomischen Kennzahlen
Der Anlage wird mit der Biomasse ein Exergiestrom von 11060 kW zugeführt. Die spezifische
Exergie der Biomasse mit einem Wassergehalt von 40 % beträgt 11060 kJ/kg. Mit den in Tabelle
7.2 genannten Biomassekosten von 60 e/t beträgt der Kostenstrom der Biomasse ˙ CBio = 216 e/h.
Die Biomasse gelangt ohne weitere Trocknung über die Biomasseaufbereitung, in der idealerweise
keine Exergieverluste entstehen (ζBA = 1), in den Vergasungsreaktor. Bei der Vergasung werden
78 % der dem Vergasungsreaktor zugeführten Exergie in das Rohgas übertragen (ζV = 0,78). Da
das Rohgas vor der Gasnutzung gekühlt und von Störstoffen befreit werden muss, werden in der
Gasaufbereitung 17 % der Rohgasexergie in Form von Wärme und Teer abgeschieden (ζGA =
0,83). Ein Teil der abgeschiedenen Wärme wird zurück in den Vergasungsreaktor geführt (4,4 %
der Rohgasexergie). Das die Gasaufbereitung verlassende Reingas wird im BHKW zur Erzeugung
von Strom und Nutzwärme verbrannt. Entsprechend dem in Tabelle 7.2 aufgeführten elektrischen
Bruttowirkungsgrad von ¯ηel=0,3 beträgt die elektrische Bruttoleistung Pel, Brutto=2850 kW. Bei
dem genannten energetischen Brennstoffausnutzungsgrad von ¯ω = 0,7 und bei Vor- und Rücklauftemperaturen
von TV orlauf = 363,15 K und TRücklauf = 333,15 K wird der Exergiestrom der
Nutzwärme zu ¯˙ EN=544 kW berechnet. So erreicht das BHKW einen exergetischen elektrischen
Bruttowirkungsgrad von ζel, BHKW =0,38 und einen exergetischen Brennstoffausnutzungsgrad von
ζBHKW =0,45.
Wie aus Abbildung 8.4 zu sehen ist, entstehen die spezifischen Stromgestehungskosten im
Wesentlichen im Vergasungsreaktor (πV = 1,26) und im BHKW (πS = 1,16). Folglich haben
Optimierungsmaßnahmen in diesen Funktionsgruppen einen großen Einfluss auf die spezifischen
Stromgestehungskosten. In der Biomasse- und der Gasaufbereitung steigen die spezifischen
Exergiekosten deutlich geringer (πBA = 0,18 und πGA = 0,28).
Im Vergasungsreaktor ist die Anhebung der spezifischen Exergiekosten im Wesentlichen auf
den durch den Investitionsaufwand und durch die Betriebskosten entstehenden Kostenstrom ˙ ZV
zurückzuführen (ψV = 0,30). Im BHKW hingegen führen primär Exergieverluste zur Anhebung
der spezifischen Exergiekosten (ψS = 0,84). So ist eine Senkung des Investitionsaufwandes des
Vergasungsreaktors und eine Anhebung des exergetischen Wirkungsgrades des BHKW zielführend
zur Verminderung der spezifischen Stromgestehungskosten. Exergetische oder ökonomische
Verbesserungen der Aggregate der Biomasse- und der Gasaufbereitung haben nur einen geringen
Einfluss auf die spezifischen Stromgestehungskosten.
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