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KAPITEL 9. MESSUNGEN AN VHKW
Beim Betrieb des Viking-VHKW wird ein elektrischer Bruttowirkungsgrad von ηel, Brutto = 24,6 %
erreicht. Dies ist für mit fester Biomasse betriebene Heizkraftwerke mit einer elektrischen Bruttoleistung
von bis zu Pel, Brutto = 100,0 kW sehr hoch [55]. Der hohe elektrische Bruttowirkungsgrad
wird dadurch erreicht, dass 93,3 % der zugeführten Biomasseleistung im Reingas chemisch gebunden
dem BHKW zugeführt werden. In diesem werden 26,4 % der Reingasleistung in
elektrische Leistung umgewandelt. Gemessen mit modernen Schwachgasmotoren ist der elektrische
Bruttowirkungsgrad des BHKW gering. Da in modernen Schwachgas-BHKW bis zu 37,0 %
der Reingasleistung verstromt werden, kann der elektrische Wirkungsgrad dieses Vergasungsheizkraftwerkes
deutlich angehoben werden.
Von den in Tabelle 9.1 aufgeführten Anlagen wird der niedrigste elektrische Bruttowirkungsgrad
von ηel,Brutto = 20,4 % im FICFB-VHKW erreicht, obwohl im auf Schwachgas optimierten
BHKW 36,4 % der zugeführten Reingasleistung in elektrische Leistung umgewandelt werden.
Der vergleichsweise niedrige elektrische Bruttowirkungsgrad ergibt sich, weil nur 62,5 % der
zugeführten Biomasse- und RME-Leistung (8192,5 kW) im Reingas gebunden sind und 10,1 %
davon in einem Kessel zur Nutzwärmeerzeugung verbrannt werden. Würde auf die Verbrennung
des Reingases im Kessel verzichtet und das gesamte Reingas im BHKW verbrannt werden,
würde der elektrische Bruttowirkungsgrad auf ηel,Brutto = 22,8 % steigen. Um diesen elektrischen
Bruttowirkungsgrad weiter anzuheben, muss die Effizienz der Vergasung von ɛGas = 62,5 %
erhöht werden.
Der elektrische Bruttowirkungsgrad des Gegenstrom-VHKW in Harbøore beträgt
ηel,Brutto = 24,6 %. Dieser Wirkungsgrad ergibt sich, weil 77,4 % der Biomasseleistung den
motorischen BHKW mit dem Reingas zugeführt und dort zu 31,8 % in elektrische Leistung umgewandelt
werden. Dabei werden in der Anlage auf Schwachgas optimierte BHKW betrieben, mit
denen elektrische Wirkungsgrade von bis zu 37,0 % erreicht werden können. Da das Gegenstrom-
VHKW jedoch wärmegeführt gefahren wird und die BHKW während der Messkampagne in
Teillast betrieben wurden, liegen die erreichten elektrischen Wirkungsgrade der BHKW unter
37,0 %. Beim Volllastbetrieb werden entsprechend höhere elektrische Wirkungsgrade erreicht.
Brennstoffausnutzungsgrad
Im Viking-VHKW wird neben der elektrischen Bruttoleistung von Pel, Brutto = 16,8 kW eine
Nutzwärmeleistung von ˙ QN = 30,9 kW erzeugt, sodass der Brennstoffausnutzungsgrad ω = 69,7 %
beträgt. Dafür wird das Rohgas im Wärmetauscher WT2 auf eine Temperatur von 380 K abgekühlt.
Zusätzlich wird im Wärmetauscher WT4 Nutzwärme aus dem Abgas, das die Anlage mit
380 K verlässt, ausgekoppelt. Nur bei der Kühlung des Rohgases auf 320 K im Wärmetauscher
WT3 wird Niedertemperaturwärme an die Umgebung abgegeben. Durch diese Prozessführung,
bei der nur 18,1 % der Rohgaswärme an die Umgebung abgegeben werden, gelingt es im
Viking-VHKW den hohen Brennstoffausnutzungsgrad von ω = 69,7 % zu erreichen.
Mit der Erzeugung einer elektrischen Leistung von Pel, Brutto = 1673,7 kW und einer Nutzwärmeleistung
von ˙ QN = 3989,8 kW wird im FICFB-VHKW ein Brennstoffausnutzungsgrad
von ω = 69,1 % erreicht. 12,3 % der Nutzwärme (489,8 kW) werden durch die Verbrennung
von 155 kg/h Reingas in einem Kessel erzeugt. Würde dieser Reingasmassenstrom im BHKW
mitverbrannt werden, würde die erzeugte elektrische Leistung um 172,3 kW steigen. Gleichzeitige
würde jedoch die erzeugte Nutzwärmeleistung um 232,1 kW reduziert werden, sodass der
Brennstoffausnutzungsgrad auf ω = 68,4 % sinken würde.
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