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: € 6,00
Autor: M. Sc. Sebastian Zirngibl
Dr.-Ing. Maximilian Prager
Prof. Dr.-Ing. Georg Wachtmeister

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