Stirling-BHKW mit Pellets Perspektiven Brennstoffzelle

Verantwortung für
Energie und Umwelt
Die wärmegeführte
Kraft-Wärme-Kopplung
Technische Lösungen und Wirkungsweisen
Markus Telian, Leiter Marketing & Entwicklung Heiztechnik, Hovalwerk Vaduz
Inhalt
• KWK – Prinzip
• Elektrischer
Nutzungsgrad
• Lastprofil – Laufzeiten
• CO2 - Werte
• Otto- & Dieselmotor
BHKW
• Stirling BHKW
• Brennstoffzelle
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Die wärmegeführte Kraft-WärmeKopplung
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Das KWK Prinzip
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Die wärmegeführte Kraft-WärmeKopplung
KWK – Kraft - Wärme –
Kopplung
BHKW – Blockheizkraftwerk
KWK ist die gekoppelte
Strom – Wärmeerzeugung in
einer Versorgungseinheit!
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Nutzungsgrad
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Die wärmegeführte Kraft-WärmeKopplung
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Nutzungsgrad
85%
35%
54%
88%
Lastprofil – Laufzeiten
Fahrweise eines leistungsvariablen BHKW (2-4.5kWe)
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CO2 – Äquivalent
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Beispiel, kein Anspruch auf Vollständigkeit
Otto- & Dieselmotor
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• Vaillant / HONDA
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Weltweit grösster Motoren- und Generatorhersteller
Weitreichende Praxiserfahrung in Entwicklung und
Produktion von Klein – KWK – Einheiten
(ca. 100.000 Praxisanlagen in Japan/USA)
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Technische Daten:
1 kW elektrische Leistung
2,8 kW thermische Leistung
22,5 % elektrischer Wirkungsgrad
85,5% Gesamtwirkungsgrad
164 cm3 4-Takt Ottomotor
Quelle
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Prinzip Stirling
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Beispiel, kein Anspruch auf Vollständigkeit
Sirlings, Dampfmotor
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Prinzipieller Aufbau
Erhitzerkopf
Verdrängerkolben
Regenerator
Kühler
Arbeitskolben
2 Kurbelzapfen
90 ° phasenverschoben
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Animation
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Einbau beim AgroLyt®
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Dauerversuche
Momentaner Status
• 5 Testanlagen in Betrieb
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Stirlingmotor
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Optimierung des Gesamtsystems
 Monitoring-Projekt mit IZES,
Saarbrücken / FNR
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Vor Optimierung
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Nach Optimierung
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Nutzungsgrade
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Pelletskessel mit
Stirlingmotor
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Pelletskessel mit Stirling
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Pelletskessel mit Stirlingmotor
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Projektbeispiel
 Neubergschule in NSU bei Heilbronn
 Doppelkessel 2x BioLyt (50)
 zudem Anschluss Nebengebäude
(Wärmeverbund) inkl. Stirlingmotor
(Testbetrieb seit Juni 2007!).
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Beispiel, kein Anspruch auf Vollständigkeit
Brennstoffzellen
Teilnehmer an Callux
(Projektvolumen 86 Millionen Euro)
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Brennstoffzellen Prinzip
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Elektrochemischer Prozess
•
Oxidation des vorreformierten
Gasgemischs aus H2 und CO
an Anode.
•
Freisetzung von Elektronen,
die durch elektrischen Leiter
ausserhalb der Brennstoffzelle
auf Kathode geleitet werden.
•
An Kathode wird Teil des Luft-O2
mit freigesetzten Elektronen
reduziert, es entstehen O2-Ionen.
•
Diese werden bei 900 bis 1000 °C durch den ionenleitfähigen Elektrolyten transportiert.
•
Auf Anodenseite rekombinieren Ionen mit oxidierten Brennstoff zu
H2O-Dampf und CO2.
•
Nutzung der von der Anode auf die Kathode geleitete Elektronen als elektrischer Strom.
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Prinzipaufbau
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Prinzip Brennstoffzelle
Geringe Umwandlungsverluste
Höhere Energieausnutzung durch weniger Umwandlungsstufen
Produktspezifikationen
Brennstoffzelle
Elektrische Leistung
max.1 kWel
Thermische Leistung
2 kWth
Elektr. Wirkungsgrad1
~ 30 % (Ziel > 35 %)
Betrieb
modulierend, im Sommer aus
Zusatzbrenner
Therm. Leistung2
5–20 kWth
Betrieb
modulierend, WWB im Sommer
Gesamtwirkungsgrad
> 90 % (üblich 95 %)
Emissionen (BZ)
NOx/CO < 22/20 mg/kWh
Jährl. Betriebsdauer
~ 6‘000 h/a
Grösse
550 x 550 x 1600 mm
Gewicht
170 kg
1 AC, netto; nicht optimiert auf hohen elektr. Wirkungsgrad, sondern auf hohe Deckung von Strom- und
Wärmebedarf im Europäischen EFH.
2 zusammen mit BZ ~23 kWth, ausreichend zur Deckung des gesamten Wärmebedarfs eines EFH aus dem
Gebäudebestand. Durch Modulation ideal einsetzbar in Objekten mit geringerem Wärmebedarf.
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Vergleich
Zentraler mit dezentraler Energiebereitstellung
Reduzierung der Primärenergieverluste bei WKK gegenüber getrennter Erzeugung von Strom und
Wärme. Niedrigere CO2-Emissionen aufgrund eines geringeren Primärenergie-Einsatzes.
(ref.: BRD-Strom-Mix)
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Entwicklung / Dauer
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Elektrischer
Nutzungsgrad
Otto- oder
Dieselmotor
25-45%
Sirlingmotor
10-20%
Dampfmaschine
10-20%
Brennstoffzellen
30-60%
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Verantwortung für
Energie und Umwelt
Hoval Heiztechnik
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit