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9.2. VERSUCHSAUSWERTUNG
können in elektrische Leistung umgewandelt werden. Daher sollte in einem optimierten Viking-
VHKW ein auf Schwachgas optimiertes BHKW zur Stromerzeugung eingesetzt werden.
Beim Betrieb des FICFB-VHKW wird ein exergetischer elektrischer Bruttowirkungsgrad von
ζel, Brutto = 17,8 % erreicht. In der Anlage werden 55,6 % der zugeführten Exergie der Biomasse
und des RME im Reingas chemisch gebunden. 10,1 % des erzeugten Reingases wird in einem
Kessel zur Nutzwärmeerzeugung verbrannt, sodass nur 89,9 % des Reingases dem BHKW
zugeführt werden. Im BHKW werden 35,7 % der dem BHKW zugeführten Reingasexergie in
elektrische Leistung umgewandelt. Bei der Verbrennung des Reingases zur Nutzwärmeerzeugung
gehen 81,2 % der dem Kessel zugeführten Reingasexergie verloren. Daher sollten in einem
optimierten FICFB-VHKW das gesamte Reingas im BHKW zur Strom- und Wärmeerzeugung
verbrannt werden, um auf diese Weise die exergetische Effizienz der Vergasung anzuheben und
eine maximale elektrische Leistung zu erzeugen.
Im Gegenstrom-VHKW in Harbøore werden 20,6 % der zugeführten Exergie der Biomasse in
elektrische Leistung umgewandelt. Im Reingas, das den BHKW zugeführt wird, sind 64,6 % der
Exergie der Biomasse chemisch gebunden und werden in den BHKW zu 31,9 % in elektrisch
Leistung umgewandelt. Vergleicht man die auf Schwachgas optimierten BHKW des FICFB- und
des Gegenstrom-VHKW, zeigt sich, dass bei der Stromerzeugung in den BHKW des Gegenstrom-
VHKW weniger Reingasexergie in elektrische Leistung umgewandelt wird. Da diese Anlage
wärmegeführt gefahren wird und daher die BHKW während der Begleitung des Anlagenbetriebs
in Teillast betrieben wurden, wird ein geringerer Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung in den
BHKW erreicht. Um einen hohen exergetischen elektrischen Bruttowirkungsgrad zu erreichen,
sollten die BHKW in einem optimierten Gegenstrom-VHKW in Volllast betrieben werden.
Exergetischer Brennstoffausnutzungsgrad
In den untersuchten Vergasungsheizkraftwerken liegen die Vor- und Rücklauftemperaturen der
Nutzwärmeauskopplung unterschiedlich hoch (Viking-VHKW: 311/335 K, Gegenstrom-VHKW:
318/342 K, FICFB-VHKW: 353/393 K). Daher ist ein Vergleich der in den Anlagen erreichten
exergetischen Brennstoffausnutzungsgrade ζges und der Heizexergieanteile µ ohne Aussage. Der
in den VHKW erreichte exergetische Brennstoffausnutzungsgrad ζges ist in Tabelle 9.2 jedoch
aufgeführt, da im Folgenden untersucht wird, ob diese Kennzahl in optimierten VHKW noch
angehoben werden kann.
In den Wärmetauschern WT2 und WT4 des Viking-VHKW wird Nutzwärme erzeugt, nachdem
zuvor Wärme aus dem Roh- und Abgas auf einem höheren Temperaturniveau ausgekoppelt und
zurück in den Vergasungsreaktor geführt wird. Daher wird die hohe Rohgasaustrittstemperatur
von 940 K zunächst im WT1 und im Luvo auf 690 K gesenkt, sodass die obere Grädigkeit im
WT2 355 K beträgt. Aufgrund dieser hohen Grädigkeit entstehen hohe Exergieverluste, sodass nur
39,1 % der ausgekoppelten Exergie der Rohgaswärme auf den Nutzwärmekreislauf übertragen
werden. Im WT4 wird das Abgas von 570 K auf 380 K abgekühlt, sodass etwas geringere Exergieverluste
als im WT2 entstehen und 39,8 % der Exergie des Abgases im Nutzwärmekreislauf
gebunden werden. Zur Verminderung dieser beiden Exergieverluste sollte bei der Konzipierung
eines optimierten Viking-VHKW geprüft werden, ob die Temperatur des in den WT2 und WT4
eintretenden Roh- bzw. Abgases reduziert werden kann.
Die im Viking-VHKW erzeugte Nutzwärme liegt auf einem niedrigen Temperaturniveau
von 311/335 K, sodass das Verhältnis von Nutzwärmeleistung zur Exergie der Nutzwärme
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