Messkonzept für hocheffiziente Dampferzeugung mit Mikrogasturbine

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501612

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Dampferzeugung bei der Fenaco in Sursee wird im 2017 erneuert und von Öl auf Gas umgestellt. Dabei soll eine innovative Dampferzeugungsanlage realisiert werden. Das Herzstück der Anlage ist ein SAACKE Brennersystem DDZG-GTM8 mit einer vorgeschalteten Capstone Mikrogasturbine C200 mit 200 kW elektrischer Leistung und 33 Prozent elektrischem Wirkungsgrad unter ISO Konditionen. Die Mikrogasturbine wird wärmegefuhrt betrieben und deren sauerstoffreiche Abgase werden vom GTA-Brenner vollständig als Verbrennungsluft genutzt. Als technisches Novum wird auch die Kühlabluft der Mikrogasturbine anstelle von zusätzlich benötigter Verbrennungs-Frischluft verwendet. Das Resultat: ein innovatives System zur gleichzeitigen Produktion von Dampf und Strom, das bezüglich Brennstoffausnutzung neue Massstäbe setzt.

Schlussbericht (Deutsch)

Die fenaco Genossenschaft hat sich bei der Erneuerung ihrer Dampfzentrale bewusst für eine Wärme-Kraft-Kopplung entschieden. Einerseits stand der Wunsch einer dezentralen Stromproduktion, sowie das Kennenlernen und der Aufbau von internem Know-How bei diesem Projekt im Vordergrund. Die Wahl fiel auf eine Capstone-Turbine C200 in Kombination mit einem Gasturbinen-Abgas-Brenner DDZG-GTM von Saacke und einem 10 t/h-Dampfkessel von Viessmann, sowie einem zweiten 10 t/h-Dampfkessel mit Dreistoffbrenner. Herausragendes Kriterium der Kombination Capstone-Turbine und Saacke-Brenner ist die annähernd vollständige thermische Nutzung der Rauchgase mit einem Gesamtwirkungsgrad von bis zu 94 % im Volllastbetrieb. Dieser Wirkungsgrad ist einem konventionellen Dampfkessel ebenbürtig – mit dem zusätzlichen Nutzen der Elektrizitätsproduktion. Das Projekt konnte in der geplanten Zeit wie auch innerhalb des Budgets umgesetzt werden. Die vom Lieferanten angegebenen Werte zum Gesamtwirkungsgrad wurden durch die Hochschule Luzern messtechnisch begleitet und überprüft. Bei einem Dampfbedarf zwischen 4 bis 8 t/h erreicht das System die versprochenen Werte. Aus rein wirtschaftlicher Sicht betrachtet erreicht das System in Sursee mit Wärme-Kraft-Kopplung, eine für die Industrie normale Paybackzeit von acht Jahren klar nicht. Einerseits ist die Preisdifferenz zwischen den Strompreisen gegenüber dem Erdgas tief, andererseits wurden mit durchschnittlich 4700 äquivalente Vollaststunden für den wirtschaftlichen Betrieb zu wenig Vollaststunden gefahren. Für Folgeprojekte gilt es, Industriekunden mit einem konstant hohen Dampfbedarf zu finden. Bei einem 24-Stundenbetrieb, inklusive Wochenende, und einem Dampfbedarf von 4 t/h und mehr beträgt das Volllastäquivalent zwischen 6'000 bis 8'000 Stunden – bei einem Spread von 100 CHF/MWh resultiert eine Paybackzeit von 5 bis 7 Jahren.

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht_deutsch [PDF] 1'759 kB