Betriebsoptimierung von Blockheizkraftwerken

Viele BHKW-Anlage erreichen die bei der Planung vorausgesetzte Jahresbetriebszeit nicht. Ein Studie im Auftrag des Bundesamtes für Energie suchte nach Gründen.
Erster Schritt der Untersuchung bildete eine Sensitivitätsanalyse, die mit dem Computer-Simulationsprogramm WKK-calc erstellt wurde. Sie hat den dominierenden Einfluss des Wärmeleistungsbedarfs bestätigt: Die oft gemessenen 3000 Jahresbetriebsstunden oder weniger sind in erster Linie auf eine Überschätzung des Wärmeleistungsbedarfs bei der Planung zurückzuführen. Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit einer BHKW-Anlage sind insbesondere hohe Laufzeiten in Hochtarifperioden. Eine Betriebsoptimierung soll deshalb den Laufzeitanteil in Hochtarifperioden entsprechend hoch halten. Dazu wird derzeit das Optimierungspotential einer geschickten Nachtabsenkung untersucht.
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Swiss-Motor: Emissionsarmer Gasmotor

Die Eidgenössischen Technischen Hochschulen von Lausanne und Zürich entwickeln einen emissionsarmen Gasmotor, der die strenge schweizerische Luftreinhalteverordnung ohne Katalysator zu erreichen vermag.
Das Projekt, an dem auch zwei Industriefirmen beteiligt sind, wird in zwei Richtungen vorangetrieben. Während an der EPF in Lausanne an Verbesserungen des Magermotorkonzeptes gearbeitet wird, verfolgt die ETH Zürich das Konzept einer massiven Abgasrückführung.
In der Vorstufe eines atmosphärischen Magerbetriebs wurde bisher bei einer Wellenleistung von rund 70 kW und einem Wirkungsgrad von 35 % eine NOx-Emission im Bereich von 100 mg/mN3 erreicht.
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Thermophotovoltaik: WKK der Zukunft

In thermophotovoltaischen Systemen dient statt der Sonne ein künstliches Licht als Energiequelle für stromproduzierende Solarzellen. Am Paul-Scherrer-Institut ist Thermophotovoltaik zu einem der wichtigsten Forschungsschwerpunkte geworden.
Die Sonne hat bekanntlich den Nachteil, dass sie nicht immer scheint, und ausserdem lässt sich mittels Solarzellen nur ein kleiner Teil des Sonnenspektrums in Strom umwandeln. An nordamerikanischen und europäischen Forschungsinstituten wird deshalb versucht, eine künstliche Strahlenquelle so zu manipulieren, dass ihr Spektrum ideal zur Solarzelle passt. In der Schweiz beschäftigt sich das Paul-Scherrer-Institut (PSI) im aargauischen Villigen intensiv mit Thermophotovoltaik. Fernziel ist die Entwicklung eines mit einem Solarzellen-Mantel ausgestatteten Gasbrenners, dessen Flamme als Energiequelle für die Stromerzeugung dient. Um Licht mit den gewünschten Wellenlängen um 1000 Nanometer (entsprechend dem untersten Bereich des infraroten Lichts) zu erzeugen, wird Yttriumoxid oder Ytterbiumoxid eingesetzt. Bis der wärme- und stromerzeugende Gasbrenner marktreif ist – angestrebt wird ein elektrischer Wirkungsgrad von 10 % – ist der Weg allerdings noch weit: Die besten thermophotovoltaischen Systeme erreichen derzeit einen elektrischen Wirkungsrad von 4 %.
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