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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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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