Die Biogasverstromung bietet gegenüber Wind und Sonnenenergie den großen Vorteil einer planbaren Stromerzeugung. Um mit dieser regenerativen Energie einen möglichst hohen Anteil zu einer umweltfreundlichen und sicheren Stromversorgung leisten zu können, soll im Rahmen eines Forschungsvorhabens die Stromausbeute erhöht werden.
Um den Anteil der Stromwandlung von BHKW´s zu erhöhen, strebt ein neues Forschungsprojekt nun die Steigerung des elektrischen Wirkungsgrads von Blockheizkraftwerken mit Biogasmotoren an. Das Konzept sieht vor, dass in das BHKW eine Reformereinheit integriert und mit dem Gasmotor gekoppelt wird. Überschüssige Wärme aus dem Gasmotor, die im Normalfall ungenutzt in die Umgebung abgeführt wird, wird zusammen mit einem Teil des Biogases durch die Reformereinheit geleitet.
Dabei entsteht ein wasserstoffhaltiges Brenngas, das einen höheren Energiegehalt (Heizwert) als Biogas hat, denn die überschüssige Wärme wird teilweise im Brenngas chemisch gebunden. Das so erzeugte Synthesegas wird anschließend wieder mit dem Biogas gemischt und dem Motor zugeführt.
Dies ermöglicht eine höhere Ausbeute an mechanischer Leistung und an elektrischem Strom. Die Rückgewinnung der Wärmeenergie führt so zu einem höheren elektrischen Wirkungsgrad des Systems.
Zum Beispiel mit einer Heizwertsteigerung um 7,5 % kann der effektive mechanische Wirkungsgrad des Systems von 40 % auf 43 % angehoben werden. In einem Vorläuferprojekt wurde die Steigerung des elektrischen Systemwirkungsgrad durch die Integration der Reformereinheit in das Kraftwerk erfolgreich demonstriert. Als Brennstoff wurde hier Erdgas verwendet. Die Kopplung von Motor und Reformer soll nun für die Biogasanwendung weiterentwickelt werden. Im Projektverlauf sind motorseitig das Saugrohrkonzept, die Gemischbildung und die Verbrennung zu überarbeiten. Als weitere technische Neuerung wird die rußfreie Reformierung von Kohlenstoffdioxid (CO2) angestrebt. Eine relative Steigerung des Wirkungsgrads um 10 % gegenüber dem konventionellen Betrieb wäre für die Projektpartner OWI Oel-Waerme- Institut gGmbH, den Lehrstuhl Technische Thermodynamik an der Universität Siegen und ECC Automotive GmbH ein Erfolg. Die Integration der Reformertechnologie bedeutet für den BHKW-Betrieb nicht nur mehr Flexibilität durch längere Laufzeiten bis in den Sommer hinein, sondern auch eine deutlich höhere Wirtschaftlichkeit entsprechend der Steigerung des elektrischen Systemwirkungsgrads. Mit der Reformgasmotortechnologie und intelligenten Steuerungs- und Regelungstechniken könnten BHKW´s Wärme und Strom noch bedarfsgerechter zur Verfügung stellen.
Das Forschungsprojekt wird gefördert mit Zuwendungen des Landes Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) „Investition in Wachstum und Beschäftigung“.
die Projektpartner:
http://www.mb.uni-siegen.de/tts
http://www.owi-aachen.de
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