Der Ausbau des Anteils erneuerbarer Energien an der Energieerzeugung in Deutschland liegt nicht nur einer quantitativen Steigerung sondern auch einer qualitativen Verbesserung der Nutzung erneuerbarer Energiequellen zugrunde. Bzgl. der energetischen Nutzung von Biomasse weisen Kraftwärmekopplungsanlagen bereits einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad auf. Doch gerade im Wärmebereich gibt es noch Optimierungspotenzial. So kann insbesondere durch die adaptive Übertragung von KWK-Anlagen auf Biomassefeuerungsanlagen eine wirtschaftliche und energetische Optimierung solcher Anlagenkonzepte erreicht werden. Ziel des Projekts ist es, grundsätzliche Erkenntnisse zur Übertragung von etablierten KWK-Technologien im Leistungsbereich von 10 - 30 kWel auf Feuerungen mit biogenen Festbrennstoffen zu gewinnen, wobei der Fokus auf der Lösung typischer technischer Probleme (z.B. Wärmeüberträger) und der Verbesserung der Gesamteffizienz liegt. Durch Aufbau und Betrieb einer Demonstrationsanlage soll die Praxistauglichkeit der gewonnenen Erkenntnisse nachgewiesen werden. Durch die Beteiligung eines Industriepartners, der Burkhardt GmbH für Energie- und Gebäudetechnik, ist zudem ein schneller Transfer der Forschungsergebnisse in die Industrie und in den Markt gewährleistet. Das Forschungsprojekt wird vom DBFZ koordiniert und gemeinsam mit der Burkhardt GmbH für Energie- und Gebäudetechnik (KMU) innerhalb einer Dauer von drei Jahren durchgeführt. Das Projekt umfasst die folgenden Arbeitspakete: AP 1 - Projektmanagement und -Koordination AP 2 - Rechtliche Rahmenbedingungen und Nachweisverfahren AP 3 - Weiterentwicklung biomassegefeuerter Dampf-KWK-Anlagen AP 4 - Aufbau und Betrieb der Demonstrationsanlage AP 5 - Technisch-ökonomische und ökologische Bewertung AP 6 - Strategien zur Markteinführung - Smart Bioenergy Concepts.
Der Ausbau des Anteils erneuerbarer Energien an der Energieerzeugung in Deutschland liegt nicht nur einer quantitativen Steigerung sondern auch einer qualitativen Verbesserung der Nutzung erneuerbarer Energiequellen zugrunde. Bzgl. der energetischen Nutzung von Biomasse weisen Kraftwärmekopplungsanlagen bereits einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad auf. Doch gerade im Wärmebereich gibt es noch Optimierungspotenzial. So kann insbesondere durch die adaptive Übertragung von KWK-Anlagen auf Biomassefeuerungsanlagen eine wirtschaftliche und energetische Optimierung solcher Anlagenkonzepte erreicht werden. Ziel des Projekts ist es, grundsätzliche Erkenntnisse zur Übertragung von etablierten KWK-Technologien im Leistungsbereich von 10 - 30 kWel auf Feuerungen mit biogenen Festbrennstoffen zu gewinnen, wobei der Fokus auf der Lösung typischer technischer Probleme (z.B. Wärmeüberträger) und der Verbesserung der Gesamteffizienz liegt. Durch Aufbau und Betrieb einer Demonstrationsanlage soll die Praxistauglichkeit der gewonnenen Erkenntnisse nachgewiesen werden. Durch die Beteiligung eines Industriepartners, der Burkhardt GmbH für Energie- und Gebäudetechnik, ist zudem ein schneller Transfer der Forschungsergebnisse in die Industrie und in den Markt gewährleistet. Das Forschungsprojekt wird vom DBFZ koordiniert und gemeinsam mit der Burkhardt GmbH für Energie- und Gebäudetechnik (KMU) innerhalb einer Dauer von drei Jahren durchgeführt. Das Projekt umfasst die folgenden Arbeitspakete: AP 1 - Projektmanagement und -Koordination AP 2 - Rechtliche Rahmenbedingungen und Nachweisverfahren AP 3 - Weiterentwicklung biomassegefeuerter Dampf-KWK-Anlagen AP 4 - Aufbau und Betrieb der Demonstrationsanlage AP 5 - Technisch-ökonomische und ökologische Bewertung AP 6 - Strategien zur Markteinführung - Smart Bioenergy Concepts.
Im Rahmen des Projektes werden dezentrale Systeme zur Verstromung von Abwärme untersucht, wobei thermische Energiespeicher eingesetzt werden, die zeitliche Variationen in Leistung und / oder Temperatur des verfügbaren Abwärmestromes kompensieren sollen. Ziel ist es, bisher ungenutzte Abwärmeströme zu nutzen. Zum Einsatz kommen sollen dabei möglichst kompakte Energieumwandlungsmodule, in die die drei thermischen Teilprozesse Übertragung der Abwärme, Speicherung und Kreisprozess integriert sind. Für die technologische Umsetzung dieser Teilprozesse können verschiedene Konzepte angewendet werden. Ziel des Projektes ist der Vergleich verschiedener Konfigurationen sowie eine Potenzialabschätzung für die speicherunterstützte Verstromung. Schwerpunkte bilden die Anpassung der Speichertechnik sowie die Auswahl eines geeigneten Kreisprozesses, wobei hier vor allem der ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) betrachtet wird, aber auch andere Konzepte (Dampfmotor, Kalina-Zyklus, Stirlingprozess) berücksichtigt werden. Zur Durchführung der Analyse wird ein modulares Simulationsprogramm entwickelt, das die Berechnung des transienten Verhaltens von Systemen zur speicherunterstützten Verstromung ermöglicht. Als Fallbeispiele werden der Abwärmestrom, die bei einem Elektroofen anfällt sowie eine Anlage zur Herstellung von Kalksandsteinen untersucht.
Ziel des Forschungsvorhabens ist, ein ausschließlich mit Solarenergie betriebenes System zur Gebäudeklimatiserung (Kühlen, Entfeuchten und Heizen) zu entwickeln und zu erproben. Der Prototyp besteht aus einem Dampfmotor, sowie mechanisch angekoppeltem Verdichter und Speisepumpe. Der Dampfmotor basiert aus einem neuartigem verschleißarmen Ventilbetätigungssystem. Die Kernzelle besteht aus einer Kompakteinheit (Motor, Kompressor, Pumpe) mit großer Energiedichte hohem Wirkungsgrad und geringer Baugröße. Durch die Kompaktheit ist eine preisgünstige Fertigung zu erwarten. Ein weiterer Vorteil ist, dass für den Anlagenbetrieb keine Hilfsenergie erforderlich ist. Im Vorhaben soll die Funktionsfähigkeit der eingesetzten Komponenten und des Gesamtsystems zur solaren Kühlung demonstriert werden, so dass eine Vermarktung, z.B. über Lizenzen, angegangen werden kann.
Ziel des Vorhabens ist es, eine wirtschaftlich konkurrenzfähige Lösung zur dezentralen thermischen Entsorgung von Klärschlämmen insbesondere für kleinere kommunale Kläranlagen im ländlichen Raum mit 10.000 bis 20.000 EW zu entwickeln. Diese Anforderungen wurden mit der Entwicklung eines Pyrolysereaktors mit nachgeschalteter FLOX®-Feuerung realisiert. Die Wärmeleistung der Feuerung liegt bei ca. 100 kWth. Mit dem Pyrolysereaktor können ca. 40 kg/h Trockensubstanz verarbeitet werden. Getrockneter Klärschlamm hat einen Energiegehalt von 9 - 13 MJ/kg. Damit wird die notwendige thermische Energie für den Pyrolyseprozess lediglich durch die im Schlamm enthaltene Energie gewonnen. Derzeit ist eine prototypische Anlage auf der Kläranlage des Abwasserzweckverbandes 'Untere Selz' (AVUS) in Ingelheim mit einer Verarbeitungskapazität von ca. 300 t/a TS im Forschungsbetrieb. Die Verfahrensschritte lassen sich grob einteilen in: - Trocknung des entwässerten Klärschlamms z. B. mittels eines Solartrockners; - Thermische Klärschlammverwertung in einem Pyrolysereaktor mit FLOX®-Brenner; - Wärmeauskopplung zum Betrieb eines Trockners oder Unterstützung der Solartrocknung. Der Pyrolysereaktor ist als ein Rohr aus hochwarmfestem Stahl mit gasdichten Dosiereinrichtungen (Zellradschleusen) ausgebildet, in dem zwei ineinander kämmende Förderschnecken den Klärschlamm fördern, umwälzen und dieser dadurch gleichmäßig erwärmt wird. Das Reaktorrohr ist von einem Mantelrohr umgeben, in dem die heißen Rauchgase aus dem FLOX®-Brenner den Reaktor von Außen auf eine Temperatur von ca. 600 Grad Celsius aufheizen. Das im Reaktor entstehende Pyrolysegas wird ohne Kondensation der Kohlenwasserstoffe der nachgeschalteten FLOX®-Feuerung zugeführt. Bei der FLOX®-Feuerung wird durch interne Abgasrezirkulation der Inertgasanteil erhöht und die Ausbildung einer Flamme mit örtlichen Temperaturspitzen vermieden. Dadurch wird die Verbrennungstemperatur gleichmäßig in der gesamten Brennkammer bei ca. 1.000 Grad Celsius gehalten und thermische Stickoxidbildung vermieden. In Zukunft soll noch eine Wärmeauskopplung für den Betrieb einer KWK-Anlage mit Stirling- oder Dampfmotor ergänzt werden. Zudem soll untersucht werden, ob sich die Rückstände aus der Pyrolyse von Klärschlamm für die Phosphatrückgewinnung eignen. Derzeitiger Projektstand ist, dass die Anlage aus mechanischer und steuerungstechnischer Hinsicht fertig gestellt und im Dauerbetrieb getestet wird. Dabei werden umfangreiche Analysen der Reststoffe sowie der Rauchgase gemäß der 17. BImSchV durchgeführt. Durch die Kombination aus Energiegewinnung im FLOX®-Brenner und der Nutzung der Wärme zur Pyrolyse, Trocknung und KWK kann eine vollständige Wärmenutzung erzielt und das Verfahren annähernd energieautark betrieben werden.
Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung: - einer regionalen, auf der 'Fast Internally Cycling Fluidized Bed' (FICFB) Biomassevergasungstechnologie basierenden Energieversorgungslösungen (Güssing),- einer regionalen, auf der Festbett-Gleichstrom-Biomassevergasungstechnologie basierenden Energieversorgungslösungen, - einer regionalen, auf der Biomasseverbrennung und der Stromerzeugung in einem Dampfmotor basierenden Energieversorgungslösungen (Lengwil), - einer regionalen, auf der Biomasseverbrennung und der Stromerzeugung mittels Organic-Rankine-Cycle-(ORC)-Prozess basierenden Energieversorgungslösungen (Biere) und- einer regionalen, auf der Verbrennung von Erdgas basierenden Referenz-Energieversorgungslösungen (Erdgas Blockheizkraftwerk Puchheim 2, GBHKW). (Alle analysierten Energieversorgungslösungen sind als Kraft-Wärme-Koppelungsanlagen ausgeführt) im Hinblick auf: - die Nutzungseffizienzen deren umfassender Ressourcenverbräuche und - die Nachhaltigkeit dieser umfassenden Ressourcenverbräuche.
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| Förderprogramm | 9 |
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