Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades biogasbetriebener BHKW

BHKW in der Praxis

Für die ökonomische Betrachtung des Blockheizkraftwerkes (BHKW) einer Biogasanlage spielt der elektrische Wirkungsgrad die Hauptrolle.
Der unter optimalen Bedingungen im Prüfstand ermittelte Wirkungsgrad des BHKW nach Herstellerangabe wird in der Praxis i. A. jedoch nicht erreicht. Der tatsächliche Wert und der Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades über die Motorstandzeit, der für die Wirtschaftlichkeit mitentscheidend ist, wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst.

Aus den hier vorgestellten Untersuchungen können folgende für die Praxis relevante Schlussfolgerungen gezogen werden:

• Der elektrische Wirkungsgrad sinkt im Verlauf der Betriebsdauer eines BHKW. Die Höhe des Wirkungsgradabfalls hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab. Eine gute Wartungsstrategie einschließlich einer Generalüberholung kann den Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades positiv beeinflussen. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Wartung und Generalüberholung ausschließlich durch den Hersteller den besten Effekt erzielt.
• Im Vergleich zu den Angaben des BHKW-Herstellers sind für eine sichere Kalkulation der monetären Einnahmen bei der Anlagenplanung über die gesamte Laufzeit des BHKW Abstriche von mindestens 3%-Punkten zu machen (siehe Abbildung).
• Die Motoreinstellung hat einen sehr großen Einfluss auf den elektrischen Wirkungsgrad und die Schadgasemissionen. In diesem Projekt wurde gezeigt, dass ein Konflikt besteht zwischen dem Bestreben, eine möglichst effiziente Verstromung zu erreichen und gleichzeitig die NO_x-Grenzwerte einzuhalten. Die energetisch günstigste Einstellung bei der Verbrennung bedingt gleichzeitig sehr hohe NO_x-Konzentrationen im Abgas, die außermotorisch derzeit nicht reduziert werden können.
• Eine Motoreinstellung hin zu einer NO_x optimierten Fahrweise erlaubt einerseits die Einhaltung der NOx-Grenzwerte, bedingt aber anderseits durch einen hohen Luftüberschuss im Verbrennungsprozess eine ineffiziente Verbrennung bei geringerem elektrischem Wirkungsgrad und erhöhtem Ausstoß an Kohlenwasser-stoffen und Formaldehyd.
• Ein Oxi-Kat kann die durch die NO_x optimierte Einstellung bedingten Mehremissionen an Formaldehyd sehr gut reduzieren, hat aber keinerlei Einfluss auf die ebenfalls vorhandenen Mehremissionen an Methan, was die Klimabilanz der Verstromung erheblich negativ beeinflusst. Die Reduktion dieser Mehremissionen ist nur in Verbindung mit einer thermischen Nachverbrennung möglich.
• Für eine ökonomisch wie ökologisch effiziente Verstromung von Biogas wäre eine leistungsoptimierte Motoreinstellung mit einer nachgeschalteten Abgasnachbehandlung für NO_x die beste Variante. Hierfür wäre eine Weiterentwicklung und Adaption der SCR-Technik, wie sie bereits im LKW-Dieselbereich zum Einsatz kommt, wünschenswert. Hierdurch könnten nicht nur die Emissionsfrachten, sondern auch der Flächenverbrauch bei der Biogasproduktion gesenkt werden.

Abschlussbericht "Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades Biogas betriebener BHKW über die Betriebsdauer" 5,9 MB