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Umwandlungstechnologien und Brennstoffe

Die meisten BHKW-Anlagen arbeiten mit einem Otto- oder Dieselmotor. Sie können aber auch mittels einer Mikro-Gasturbine, eines Stirlingmotors, eines Dampfmotors, einer Dampfturbine oder mit einem ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) betrieben werden. BHKW-Technologien, die ohne bewegte Teile arbeiten und direkt die chemisch gespeicherte Energie in Strom und Wärme umwandeln, sind zum Beispiel die Brennstoffzelle, die Thermoelektrik oder die Thermophotovoltaik.

BHKW-Anlagen mit Otto- oder Dieselmotor sind technologisch ausgereift und werden bereits seit Jahrzehnten in einem breiten Leistungsspektrum vertrieben. Mikrogasturbinen, Stirlingmotoren, ORC-Prozess oder Linearkolben-Dampfmotoren sind im Demonstrationsstadium oder befinden sich teilweise in der Phase der Markteinführung. Die Brennstoffzelle, thermoelektrische Generatoren oder die Thermophotovoltaik werden als Prototypen untersucht und befinden sich im Laborstadium. Diese Technologien haben das Potenzial, im sehr kleinen Leistungsbereich (Nano-KWK) wirtschaftlich eingesetzt zu werden.

Grundsätzlich können BHKW mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden. Das bedeutet, dass sowohl ein Betrieb mit fossilen Primärenergieträgern als auch der Einsatz von erneuerbaren Brennstoffen wie Hackschnitzel, Pellets, Pflanzenölen möglich ist. Mit der Zielsetzung Österreichs, 2030 zu 100 % Strom aus erneuerbarer Energie zu beziehen, wird der Einsatz fossiler Brennstoffe künftig jedoch kaum noch eine Rolle spielen.

BEISPIEL

Biomassebefeuerte Mikrogasturbine

Hersteller: Talbotts
Bezeichnung: BG25 TCS

  • Elektrische Leistung: 25 kWel (Kilowatt elektrisch) für die Einspeisung oder zur Abdeckung des Eigenbedarfs
  • Thermische Leistung: 80 kWth (Kilowatt thermisch) als Heißwasser mit 80 °C Vorlauftemperatur
  • Verbrauch: ca. 25 kg Hackgut/h
  • Brennstoff: verschiedene Biomasse als Hackgut G50 oder Pellets
  • Brennkammer mit Stufenrost und automatischer Ascheausführung
  • Mikrogasturbine: Turbolader Radial Turbine
  • Synchrongenerator 35 kVA

Funktionsweise: Die Biomasse wird in der Brennkammer mit Stufenrosttechnologie verbrannt. Das Abgas wird durch einen für Biomasse-Heißlufterzeuger typischen Luft/Luft-Wärmetauscher mit Edelstahl-Kassetten geführt. Die vom Kompressor angesaugte frische Außenluft wird verdichtet und durch den Wärmetauscher erwärmt. Im Turbolader wird die thermische Energie der heißen Luft in kinetische Rotationsenergie und schließlich mittels Synchrongenerator in Strom umgewandelt. Ein Teil der Rotationsenergie wird für den Betrieb des Kompressors verwendet. Die verbleibende Wärme im Abgas wird an einem Luft/Wasser-Wärmetauscher abgegeben und kann als Nutzwärme verwendet werden. In der schallgedämpften Abgasanlage wird das Abgas gefiltert an die Umgebung abgegeben.

Quelle: Talbotts 2012

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