Holzbefeuertes Blockheizkraftwerk mit Heissluftturbine im kleineren Leistungsbereich 80 - 100 kWel

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500488

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Mit dem Ziel ein holzbefeuertes Blockheizkraftwerk im kleineren Leistungsbereich (80 - 100 kW) zu entwickeln und einen Prototyp zu realisieren, wurde dieses Projekt basierend auf einer Mikrogasturbine im Jahr 2010 gestartet.
In einem extern befeuerten Gasturbinenkreislauf wird komprimierte Umgebungsluft in einem Wärmetauscher mittels heisser Rauchgase erhitzt und in einer Turbine entspannt, welche einen Generator antreibt. Die Abluft aus der Turbine wird als Verbrennungsluft (teilweise) in die Feuerung geleitet. Die Rauchgase werden in einem Economiser weiter abgekühlt, und in einem Multizyklon-Partikelabscheider und einem Elektro-Filter gereinigt bevor sie über den Kamin entweichen.
Während einer ausführlichen Entwicklungsphase wurden diverse Varianten von möglichen Heissluftkreisläufen kalkuliert und auf ihre Machbarkeit hin bewertet. Es hat sich gezeigt, dass die besten Gesamtwirkungsgrade mit einer in das System integrierten Abgasrezirkulation erreicht werden können. Daraufhin wurde entschieden, solch einen Kreislauf umzusetzen. Die einzelnen Komponenten wurden für diese entsprechende Variante ausgelegt, bzw. konstruiert.
Die Hauptkomponenten der Anlage sind eine Rostfeuerung auf Basis der UTSR-Vorschubrostfeuerung, ein TÜV-geprüfter Luft-Rauchgas-Wärmetauscher, eine Kompressor-Turbinen-Generator-Einheit und ein entsprechender Umrichter.

Schlussbericht (Deutsch)

Mit dem Ziel ein holzbefeuertes Blockheizkraftwerk im kleineren Leistungsbereich (80…100 kW) zu entwickeln und einen Prototyp zu realisieren, wurde dieses Projekt basierend auf einer Mikrogasturbine im Jahr 2010 gestartet. In einem extern befeuerten Gasturbinenkreislauf wird komprimierte Umgebungsluft in einem Wärmetauscher mittels heisser Rauchgase erhitzt und in einer Turbine entspannt, welche einen Generator antreibt. Die Abluft aus der Turbine wird als Verbrennungsluft (teilweise) in die Feuerung geleitet. Die Rauchgase werden in einem Economiser weiter abgekühlt, und in einem Multizyklon-Partikelabscheider und einem Elektro-Filter gereinigt bevor sie über den Kamin entweichen. Während einer ausführlichen Entwicklungsphase wurden diverse Varianten von möglichen Heissluftkreisläufen kalkuliert und auf ihre Machbarkeit hin bewertet. Es hat sich gezeigt, dass die besten Gesamtwirkungsgrade mit einer in das System integrierten Abgasrezirkulation erreicht werden können. Daraufhin wurde entschieden, solch einen Kreislauf umzusetzen. Die einzelnen Komponenten wurden für diese entsprechende Variante ausgelegt, bzw. konstruiert. Die Hauptkomponenten der Anlage sind eine Rostfeuerung auf Basis der UTSR –Vorschubrostfeuerung, ein TÜV-geprüfter - Luft – Rauchgas – Wärmetauscher, eine Kompressor – Turbinen – Generator – Einheit und ein entsprechender Umrichter. Dieser Prototyp wird mit einer Weiterentwicklung der Schmid Steuerung weitestgehend automatisch gestartet und betrieben. Seit der Inbetriebnahme im November 2011 konnten (bis Juni 2012) 3700 Betriebsstunden gefahren werden. Mit diesem in Eschlikon installierten System werden Wirkungsgrade von ca. 15% elektrisch und 62% thermisch erreicht, bzw. Leistungen zwischen 80 – 95 kW elektrisch und 350 kW thermisch erzeugt. Erste Wirtschaftlichkeitsberechnungen haben gezeigt, dass sich die Anlage dank kostendeckender Einspeisevergütung in unter zehn Jahren amortisieren lässt. Der grosse Vorteil dieses Heizkraftwerkes liegt in der relativ kleinen Wärmeleistung. Dies ermöglicht an vielen Standorten einen ganzjährigen Betreib mit Wärmenutzung. Ein gewisses Optimierungspotential ist vorhanden und wird in einer geplanten Nullserie umgesetzt.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Schmid AG, energy solutions

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Vogel,Dietrich
Schibli,Martin

Zugehörige Dokumente

• Holzbefeuertes Blockheizkraftwerk mit Heissluftturbine im kleineren Leistungsbereich 80 – 100 kWel - Schlussbericht [PDF] 1'104 kB