BIO-CCHP - Fortgeschrittene Biomasse

Biomasse Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) eine etablierte Technologie dar, wobei damit nur sehr niedrige elektrische Wirkungsgrade mit max. 20% erzielt werden können. Biomasse-Vergasungsanlagen stellen eine Schlüsseltechnologie dar, mit denen sich deutlich höhere elektr. Wirkungsgrade erzielen lassen, wobei Vergaser gekoppelt mit Gasmotoren, mit denen bis zu 30% elektr. Wirkungsgrad erzielt werden können, den derzeitigen Stand der Technik darstellen. Moderne, technisch und wirtschaftlich konkurrenzfähige Energiesysteme müssen jedoch noch deutlich höhere elektr. Wirkungsgrade bei max. Flexibilität bei der Energiebereitstellung aufweisen. Neben der Bereitstellung von Strom und Wärme gibt es derzeit einen stark steigenden Bedarf an Kälte (z.B. zur Gebäudeklimatisierung, in Krankenhäusern, Supermärkten und der Lebensmittelindustrie). Hier gibt es derzeit nur einige wenige Biomasse-Feuerungsanlagen, mit denen mittels der Abwärme Kälte produziert wird. Die Zielsetzung dieses Projekts ist deshalb die Entwicklung eines neuartigen Technologie-Konzeptes basierend auf einer Kopplung einer Biomasse-Vergasungsanlage mit Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) und einer Kältemaschine und die Optimierung der Bereitstellung von Strom (mittels SOFC), Wärme und Kälte (KWKK) bei hohem elektr. Wirkungsgrad (>40%) und maximaler Flexibilität. Die Zielsetzungen sind dabei im Detail: - Evaluierung und Optimierung von verschiedenen Vergasern für die Kopplung mit SOFC, inklusive einer Vergrößerung der Brennstoff-Bandbreite unterstützt durch Simulationen (österr. Arbeitsteil). - Entwicklung eines geeigneten Hochtemperatur-Gasreinigungssystems (österr. Arbeitsteil), basierend auf Realgas-Experimenten mit sechs verschiedenen Vergasern, inkl. detaillierter Systemanalyse und Messung der relevanten Parameter und Verunreinigungen des Produktgases. - Optimierung der Betriebsbedingungen einer SOFC für verschiedene Produktgaszusammensetzungen mittels Langzeittests (> 300h) und Modellierungsarbeiten (österr. Arbeitsteil), um einen elektr. Wirkungsgrad > 40% bei möglichst langer Lebensdauer bzw. geringer Alterung der SOFC zu erzielen. Erhöhung des TRL des Systems Vergaser–SOFC von 4 auf 5. - Optimierte Integration der Kältemaschine für unterschiedlichste Rahmenbedingungen basierend auf Prozesssimulationen. Im Rahmen des Projekts soll die neue BIO-KWKK Technologie entwickelt werden, welche ein enormes Potential bzgl. einer Reduktion der Kosten und einer Erhöhung der Flexibilität gegenüber etablierten Bioenergiesystemen hat. Letztendlich soll mit einer detaillierten techno-ökonomischen Evaluierung der neuen Technologie sichergestellt werden, dass damit optimierte Wirkungsgrade bei unterschiedlichem Strom-, Wärme- und Kältebedarf erzielt werden und ein wirtschaftlicher Betrieb für unterschiedliche Rahmenbindungen, verschiedene Brennstoffe, Leistungsgrößen und Einspeisetarife möglich ist.