Schlussbericht
(Deutsch)
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In der Schweiz waren im Jahr 2005 71 landwirtschaftliche Vergärungsanlagen in Betrieb. Das darin gewonnene Biogas wird auf 45 landwirtschaftlichen Betrieben in Wärmekraftkopplungs-Anlagen (BHKW-Anlagen, typischerweise ca. 35 % elektrischer Wirkungsgrad, 83 % totaler Wirkungsgrad) in Strom und Wärme umge-wandelt. Der Strom von Biogasanlagen kann problemlos genutzt werden. Bei der Wärme hingegen sieht es anders aus: Neben der benötigten Wärme zum Heizen des Fermenters der Vergärungsanlage (ca. 30 % der Bruttowärmeproduktion) sowie für die Warmwasseraufbereitung und das Heizen der Räume auf dem Hof, bleibt meist ein grosser ungenutzter Wärmeanteil übrig.
Ziel ist, die anfallende überschüssige Abwärme besser zu nutzen. Dazu soll ein Instrumentarium zur Verfügung gestellt werden, welches einem konkreten Biogasanlagenbetreiber resp. -abwärmenutzer für ein spezifisches „Abwärme-Problem“ (bestehend aus anfallender Abwärme, Wärmebedarfsprofil, Energietransport und -speicherung sowie nötige Spitzenabdeckung) eine systematische Evaluation der optimalen Abwärmenutzung ermöglichen soll.
Nebst den Gestehungskosten, welche selbstverständlich in einem wirtschaftlichen Bereich liegen müssen, ist dem Bewertungskriterium „Nutzungsgrad der Nettowärmeproduktion“ sehr hohe Priorität beizumessen. Die Untersuchungen der verschiedenen Abwärmenutzungsvarianten hat gezeigt, dass höchste Nutzungsgrade erzielt werden können, wenn:
. Winterbedarfsprofile (z.B. Gebäudeheizung) mit Sommerbedarfsprofilen (z.B. Gebäudekühlung, Heubelüftung) kombiniert werden können AWN S3 (Seite 8)
. konstante Bedarfsprofile mit einer Leistungsskalierung von 100 % erschlossen werden können. Dies könnte z.B. eine vollständige Nutzung zur Verstromung im ORC-Prozess sein, was jedoch mit einem tiefen Exergieerhalt von 2.5 * 0.16 = 40 % einhergeht (sofern die Abwärme von 35°C nicht mehr weiter genutzt wird, z.B. als Grundlast für ein Gewächshaus).
. konstante Bedarfsprofile (z.B. Warmwasserfischzuchten) als Sockellast mit weiteren Profilen kombiniert werden können. Dies wurde bei der AWN Gr2 (Seite 8) berücksichtigt. Sie erreicht mit 78 % den höchsten Nutzungsgrad, schneidet jedoch aufgrund der relativ hohen Gestehungskosten (92 % der Referenz) trotzdem schlecht ab.
. für Verbrauchsprofile mit sehr hohen Auslegeleistungen mit einer der BHKW-Abwärmeleistung identischen Sockellast (z.B. Fernheizungsnetze) die Sockellast geliefert werden kann (Wärmelieferung an Dritte).
. andauernde, zyklische Lastprofile im Rhythmus von 1 bis 8 Stunden und einer doppelten Nennleistung im Vergleich zur BHKW-Abwärmeleistung (z.B. Warmwasseraufbereitung, Käserei) zur Verfügung stehen, welche mit einem somit optimal dimensionierbaren Speicher überwiegend mit BHKW-Abwärme versorgt werden können.
. kleine Biogasanlage wirtschaftlich realisiert werden können: Für die untersuchte AWN S1 (Heizung Wohnhaus und BWW) mit dem grössten Replikationspotenzial dürfte die Anlage nicht grösser als 25 kW.th sein, um einen Nutzungsgrad von 60 % zu erreichen, was weit unter dem hier untersuchten Bereich liegt.
Die Beispiele und Erläuterungen zeigen, dass der Trade-off zwischen den verschiedenen Kriterien je nach Abwärmenutzungsvarianten (AWN) sehr unterschiedlich sein kann. Für eine ab-schliessende Beurteilung einer AWN ist daher die Gewichtung der einzelnen Kriterien unbedingt vom Betreiber einer Anlage selber vorzunehmen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Dr. Eicher+Pauli AG, Liestal
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Gutzwiller,Stephan
Zugehörige Dokumente
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