Transcript Dr. FREY
Dr. FREY
GARANTIENACHWEISE FÜR
BLOCKHEIZKRAFTWERKE
Erste Ergebnisse des von der KAN geförderten Projektes
Aufgabenstellung des Forschungsprojektes
Istzustand bei Garantiemessungen an
Blockheizkraftwerken
Praktische Beispiele
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Garantienachweise für die maschinelle Ausrüstung - BHKW
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Aufgabenstellung und Ziele
Hilfestellung bei der Planung, Vorbereitung und
Durchführung von Abnahmemessungen durch
Feststellung des Istzustandes (gängige
Formulierungen in Ausschreibungen)
Aufzeigen von missverständlichen und/oder
unzureichenden Festlegungen
Erfahrungen und Ergänzungsempfehlungen auf
Basis durchgeführter Abnahmemessungen an
Blockheizkraftwerken
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Allgemeines
Zum Blockheizkraftwerk gehören:
Verbrennungsmotor
Generator
Kühlwasserkreislauf (Pumpen, Wärmetauscher)
Abgaswärmetauscher
Gasaufbereitung, Gasregelstrecke
elektrotechnische Einbindung
Steuerung
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Was kann überprüft werden?
Elektrischer Wirkungsgrad
Thermischer Wirkungsgrad
Abgaswerte
Schallemissionen
Betriebsmittelverbrauch (z.B. Öl)
Wartungsaufwand (z.B. 5 Std. pro Woche)
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Elektrischer Wirkungsgrad
Der elektrische Wirkungsgrad eines BHKW wird aus der
abgegebenen elektrischen Energie und der zugeführten
chemischen Energie des Faulgases berechnet.
ηel %
elektrisch e Energie kW
100
Energie Faulgas kW
Es ist zu vereinbaren, ob der Eigenverbrauch der
Kühleinrichtungen, der Gasaufbereitung, etc. berücksichtigt
werden soll.
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Thermischer Wirkungsgrad
Der thermische Wirkungsgrad eines BHKW wird aus der
abgegebenen thermischen Energie und der zugeführten
chemischen Energie des Faulgases berechnet.
ηth %
thermische Energie kW
100
Energie Faulgas kW
Die abgegebene thermischen Energie besteht in der Regel
aus mehreren Teilen, z.B:
Wärmeenergie aus dem Kühlwasser
Wärmeenergie aus dem Abgas
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Abgaswerte (1)
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In Österreich gibt es die „TECHNISCHE GRUNDLAGE FÜR
DIE BEURTEILUNG VON BIOGASANLAGEN“ des BMWA
aus 2007. Darin werden folgende Werte genannt:
Die Emissionsgrenzwerte sind Halbstundenmittelwerte und
beziehen sich auf trockenes Abgas im Normzustand (0 °C,
1013 hPa) sowie einen Volumengehalt an Sauerstoff von 5 %.
< 250 kW
> 250 kW
-
400 mg/m³
650 mg/m³
650 mg/m³
Nicht-Methan-KW (NMHC)
-
150 mg/m³
Schwefelwasserstoff (H2S)
-
5 mg/m³
Stickstoffoxide als NO2
Kohlenstoffmonoxid (CO)
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Abgaswerte (2)
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In Deutschland gibt es die „Technische Anleitung zur
Reinhaltung der Luft – (TA Luft; 24. Juli 2002)“. Darin werden
auch Emissionsgrenzwerte für Otto-Motoren angegeben.
Die Emissionsgrenzwerte beziehen sich auf trockenes Abgas
im Normzustand (0 °C, 1013 hPa) sowie einen Volumengehalt
an Sauerstoff von 5 %.
< 3000 kW
> 3000 kW
Stickstoffoxide als NO2
400 mg/m³
500 mg/m³
Kohlenstoffmonoxid (CO)
1000 mg/m³
650 mg/m³
Gesamtstaub
20 mg/m³
20 mg/m³
Schwefeldioxid (SO2)
350 mg/m³
350 mg/m³
Formaldehyd
60 mg/m³
20 mg/m³
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Schallemissionen
Für die zulässigen Schallemissionen gelten die
selben Überlegungen wie für andere
Maschinen auf der Kläranlage (z.B. Gebläse).
Zur Beurteilung kann die ON S 5004
herangezogen werden.
energieäquivalenten Dauerschallpegel
Bewertungspegel mit Korrekturen für:
Tonhaltigkeit
Impulshaltigkeit
Informationshaltigkeit
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Garantiewerte für BHKW
Erhebung des Istzustandes (1)
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Zur Sicherstellung der Funktionstüchtigkeit und
Wirtschaftlichkeit werden Garantiewerte gefordert.
In der Praxis findet man häufig Garantiewerte für den
elektrischen Wirkungsgrad.
Nennleistung: 100 %
Teillastbetrieb z.B. 80% und 60%
Diese Angaben werden für die Bestbieterermittlung
verwendet.
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Garantiewerte für BHKW
Erhebung des Istzustandes (2)
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In den Ausschreibungen sind in der Regel die maximal
auftretenden Emissionswerte angegeben. Hier bestehen
Unsicherheiten, welche Werte (BMWA 2007; TA-Luft) einzuhalten
sind.
Kohlenstoffmonoxid
Stickoxide und
Schwefelwasserstoff
Formaldehyd?
Auch findet man Forderungen nach den maximal auftretenden
Schallemissionen.
z.B. Schallpegel in 10 m Entfernung max. 65 dBA
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Abnahmemessungen zur Ermittlung
des thermischen Wirkungsgrades
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In der Praxis werden selten Abnahmemessungen an
BHKW´s durchgeführt.
Die Abnahmemessungen beschränken sich in der
Regel auf die Prüfung der elektrischen Wirkungsgrade
bei Volllast und Teillast.
Der Nachweis der Einhaltung anderer Forderungen
(z.B. Abgaswerte) wird in der Regel durch Prüfläufe
beim Hersteller und Vorlage von Prüfscheinen geführt.
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Durchführung von
Abnahmemessungen hel (1)
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Eine Vorbesprechung zur Vorgangsweise bei der
Abnahmemessung ist SEHR sinnvoll. Dabei werden
u.a. folgende Punkte besprochen:
Die Anzahl der Einstellungen (100%; 80%, usw.).
Die Dauer des Testlaufes.
Besichtigung der Anlage zur Bestimmung von
Messstellen. Wo, welche Parameter gemessen werden
(Zustandsgrößen der Ansaugluft, Zusammensetzung
des Faulgases, Massenstrom des Faulgases, usw.).
Wer welche Messgeräte zur Verfügung stellt und
einbaut.
etc.
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Durchführung von
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Abnahmemessungen - Anlagenschema
FEUCHTE??
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Durchführung von
Abnahmemessungen - Aufgaben
Messung der abgegebenen elektrischen Leistung.
Ermittlung der Leistungsaufnahme der
Nebenaggregate.
Die Bestimmung der mit dem Faulgas zugeführten
Energie.
Volumenstrom
Druck
Temperatur
Gaszusammensetzung
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Elektrische Leistung
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Die Messung der abgegebenen elektrischen Leistung
kann theoretisch mit den eingebauten Geräten
erfolgen.
Es wird empfohlen Messgeräte mit möglichst hoher
Genauigkeit zu verwenden (siehe KAN Vortrag
Leistungsmessung 2009).
Die elektrischen Messwerte sollten während des
Testlaufes auch in kurzen Zeitabständen registriert
werden.
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Elektrische Leistung
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Nebenaggregate
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Die Leistungsaufnahme von Nebenaggregaten ist in
der Regel von den Rahmenbedingungen, z.B. Wetter,
Raumtemperatur, usw. abhängig.
Oft einige Antriebe vorhanden, z.B.
Kühlwasserpumpen, Ventilator, Gasverdichter
Für Abnahmemessungen kann es sinnvoll sein diese
Werte nicht im Detail zu messen (Arbeitsaufwand)
sondern mit einem Abminderungsfaktor zu
berücksichtigen (z.B. 0,5% der abgegebenen
elektrischen Leistung).
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Nebenaggregate
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Energie im Faulgas
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Zur Bestimmung der mit dem Faulgas zugeführten
Energie, muss der Massenstrom des Methangases
ermittelt werden.
Die Messung von Faulgasvolumenströmen ist eine
anspruchsvolle messtechnische Aufgabe.
In der Praxis hat sich dass Prinzip des
Turbinenradzählers bewährt.
Der Turbinenradzähler misst den Betriebsvolumenstrom.
Zur Umrechnung auf den Massenstrom sind die
Zustandsgrößen (Druck, Temperatur) des Faulgases
ebenfalls zu messen. Auch die Feuchte hat wesentlichen
Einfluss auf das Endergebnis.
Mit dem Ergebnis der Gasanalyse kann nun der
Energieinhalt des Faulgasstromes berechnet werden.
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Turbinenradzähler
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Turbinenradzähler
Temperaturmessung
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Druckmessung
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Gasprobenahme
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Gasanalyse
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Ergebnis
Volumenstrom Gas_N_trocken
CH4
CO2
N2
Volumenstrom CH4_trocken
Energie_EIN
Elektr_Energie_AUS
elektrischer Wirkungsgrad
GARANTIEWERT
MINDESTWERT
DIFFERENZ
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LASTBEREICH
100 %
75 %
44,6
34,4
61,9
61,9
37,9
37,9
0,2
0,2
27,60
21,28
275,2
212,2
100,8
75,4
36,6%
35,6%
36,43%
35,07%
34,6%
33,3%
0,6%
1,4%
50 %
25,1
61,9
37,9
0,2
15,51
154,6
50,0
32,3%
32,90%
31,3%
-1,7%
Nm³/h
vol%
vol%
vol%
Nm³/h
kW
kW
-
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Danke für Ihre
Aufmerksamkeit!
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