Entwicklung eines Brennverfahrens für den Einsatz in einem Biogas Mini-BHKW - Anforderungen, Ziele und Herausforderungen
Die Verbrennung von gasförmigen Kraftstoffen wie Erdgas oder auch Biogas stellt eine der Schlüsseltechnologien auf dem Weg zur klimaneutralen Energieversorgung dar. Aufgrund seiner großflächigen Verfügbarkeit nimmt Biogas bereits heute einen wichtigen Platz im Energiemix ein. Insbesondere in stationären Anwendungen hat sich die Verwendung gasförmiger Kraftstoffe weitestgehend etabliert.
Am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der Technischen Universität München wird in Zusammenarbeit mit dem Bayerischen Staatministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, der Koordinationsstelle für nachwachsende Rohstoffe in Bayern C.A.R.M.E.N. e.V., sowie der Motorenfabrik Hatz GmbH & Co. KG an einem Brennverfahren für den Einsatz in einem Mini-Blockheizkraftwerk (BHKW, ca. 20 kWel) gearbeitet. Als primärer Energieträger soll Biogas verwendet werden. Ein Zündstrahl leitet die Verbrennung des Biogas/Luft-Gemisches ein. Insbesondere werden ein möglichst hoher elektrischer Wirkungsgrad und ein gutes Teillastverhalten angestrebt. Um den BHKW-Betrieb auch bei ausbleibender Gasversorgung zu gewährleisten, muss im bivalenten Einsatz im Biogas-BHKW auch weiterhin ein stabiler und möglichst effizienter Dieselbetrieb möglich sein.
Nach der Auswahl eines geeigneten Basisaggregats (kompakter Brennraum bei ca. 0,5 L/Zylinder) für die experimentellen Untersuchungen, erfolgten die Konzeptionierung und der Aufbau des Versuchsträgers an einem Prüfstand. Im Anschluss an die erfolgreiche Inbetriebnahme konnte der Versuchsaufbau für den Betrieb mit gasförmigen Kraftstoffen umgerüstet werden. Neben intensiven Untersuchungen des Zündstrahl-Brennverfahrens am Versuchsträger, wurden zudem die serienmäßig am Versuchsmotor vorhandenen Injektoren hinsichtlich des Einspritzverlaufs und der optischen Ausprägung des Dieselsprays bei besonders kurzer Bestromungsdauer untersucht. Im Rahmen der weiteren Optimierung des Dual-Fuel Brennverfahrens kommen Simulationsmodelle in unterschiedlichen Modellierungstiefen zum Einsatz.
| Copyright: | © Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock | |
| Quelle: | 10. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2016) | |
| Seiten: | 12 | |
| Preis inkl. MwSt.: | € 6,00 | |
| Autor: | M. Sc. Sebastian Zirngibl  Dr.-Ing. Maximilian Prager Prof. Dr.-Ing. Georg Wachtmeister | |
| Artikel weiterleiten | In den Warenkorb legen
| Artikel kommentieren |
Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:
Auswirkungen einer flexiblen Biogasverwertung auf den elektrischen Wirkungsgrad und die Abgasemissionen von Blockheizkraftwerken
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2016)
In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse von Vor-Ort-Messungen des elektrischen Wirkungsgrades und der Abgasemissionen an sieben BHKW auf Biogas- und Klärgasanlagen in Bayern vorgestellt (installierte elektrische Leistung/ Brenngas): fünf Gas-Otto-Motoren (190-549 kW/Biogas), ein Zündstrahlmotor (265 kW/Biogas) sowie eine Mikrogasturbine (65 kW/Klärgas).
Biomethan in KWK-Anlagen, anders als Erdgas in KWK?
© DIV Deutscher Industrieverlag GmbH (8/2012)
Der ökonomische Betrieb von BHKW Anlagen zur gleichzeitigen Strom- und Wärmebereitstellung ist von verschiedenen Bedingungen abhängig und geprägt von den geltenden Fördermechanismen. Wird Biomethan als Energieträger genutzt, dann bildet für die Auslegung des BHKWs das Erneuerbare-Energien-Gesetz den Rahmen. Dieser unterscheidet sich, bedingt durch das Kraft-Wärmekopplungsgesetz, wiederum von Erdgas betriebenen Anlagen. Diese berücksichtigen bei der Auslegung, neben dem Wärmebedarf, auch den Strombedarf und den Strombezugspreis am Standort. BHKW Anlagen die Biomethan nützen orientieren sich ausschließlich am Wärmebedarf und sind dann ökonomisch interessant, wenn gleichzeitig der Strombedarf bzw. der Preis für den Strombezug am Standort niedrig ist. Seit dem 01. Januar 2012 sieht das EEG Fördermechanismen vor, die Biomethan betriebene BHKW Anlagen in die Lage versetzen, den produzierten Strom nach dem Strombedarf z. B. an der Strombörse auszurichten und darüber Mehrerlöse zu generieren. Diese bedarfsorientierte Betriebsweise leistet einen Beitrag zur Transformation des Energieversorgungssystems und ergänzt die notwendigen Maßnahmen Stromnetzausbau, Erschließung von Lastmanagementpotentialen und Energiespeichern zur Integration fluktuierender erneuerbarer Energien.
Die Innovationsoffensive des deutschen Gasfaches
© DIV Deutscher Industrieverlag GmbH (8/2010)
Nachhaltige CO2-Reduzierungen erfordern eine gegenüber dem heutigen Stand deutlich höhere Primärenergie-Effizienz und den verstärkten Einsatz regenerativer Energiequellen. Zur effektiven Einkopplung regenerativer Energiequellen in die Energieversorgung eignet sich in besonderem Maß die Gasinfrastruktur. Das Gasnetz kann Wasserstoff und eine unbegrenzte Menge an Biogas aufnehmen und verfügt mit der Leitungsatmung und den Untergrundspeichern über eine hohe Flexibilität. Ein Verbund mit den Stromnetzen ermöglicht deshalb einen wichtigen Beitrag zur Ausregelung der volatilen Einträge der Photovoltaik und der Windenergie.
Bioerdgas – Technik, Organisation, Betrieb
© IWARU, FH Münster (2/2009)
Gegenüber der in der Vergangenheit üblichen Biogasnutzung zur Direktverstromung in BHKWs, bei der die entstehende Wärme in der Praxis meist ungenutzt blieb, ist die Aufbereitung von Biogas zu Bioerdgas mit Einspeisung in das Erdgasnetz eine ökonomisch wie auch ökologisch deutlich effizientere Lösung. In das Netz eingespeistes Bioerdgas kann an den Orten verstromt werden, an denen ein Wärmebedarf besteht. Gleichzeitig eröffnen sich weitere Nutzungsmöglichkeiten, wie z.B. die direkte Verwendung im privaten Wärmemarkt und der Einsatz im Kraftfahrzeugsektor. Die rechtlichen Grundlagen dafür sind das Erneuerbare Energien Gesetz und die Gasnetzzugangsverordnung.
Vergleichende Bewertung der stofflichen und energetischen Verwertung von Bio- und Grünabfall
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (12/2008)
Die getrennte Erfassung vom Bio- und Grünabfällen hat in Deutschland ein hohes Niveau erreicht. Allerdings ist der Anteil der daraus gewonnenen Energie noch vergleichsweise gering und die Biomasse wird überwiegend stofflich genutzt. Gerade vor dem Hintergrund, dass gegenwärtig Energiepflanzen in Konkurrenz zu Nahrungsmittel großflächig angebaut werden, muss die Frage gestellt werden, ob die kombinierte stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse nicht zielführender ist.
Physikalische und biologische
Aufbereitungs- und Behandlungs-
technologien, TU Braunschweig
Erneuerbaren Energien gehört die
Zukunft: Blockheizkraftwerke
für Energie aus Biomasse
