AiF-FV-Nummer 19119 N

Weiterentwicklung der thermochemischen Rekuperation für Blockheizkraftwerke hinsichtlich Effizienzsteigerung und Emissionsminderung

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.08.2016 bis 31.07.2019

Forschungsstellen

  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

  • Universität Duisburg-Essen Fakultät Ingenieurwissenschaften Institut für Verbrennung und Gasdynamik Reaktive Fluide: Verbrennungsmotoren
    Lotharstr. 1, 47048 Duisburg
    http://www.uni-due.de/ivg/rf/

Zusammenfassung

Abgaswärmeverstromung in verbrennungsmotorischen Blockheizkraftwerken (BHKW) durch thermochemische Rekuperation (TCR) nutzt das heiße Abgas, um zugeführtes Erdgas mittels katalytischer Dampfreformierung zu energetisch höherwertigem Synthesegas umzusetzen, welches im Motor verstromt wird. Dies führt zu einer Erhöhung des el. Wirkungsgrads und der Stromkennzahl. Darüber hinaus besteht das Potential zur Emissionsreduzierung und erhöhter Schwachgastoleranz durch Verbrennung des wasserstoffhaltigen Synthesegases. Im erfolgreich abgeschlossenen IGF-Vorhaben 442 ZN konnte der Funktionsnachweis für dieses innovative Konzept erbracht werden. Mit einem konvektiv beheizten Reformer konnte eine Erhöhung des Synthesegasheizwertes gegenüber Methan von 5 % gezeigt werden. Separat wurde ein entsprechendes Synthesegas einem BHKW (Pel = 5,5 kW) zugeführt und eine thermodynamisch günstigere Verbrennung mit reduziertem Stickoxid-Ausstoß erreicht. Ziel des hier beantragten Folgevorhabens ist die Weiterentwicklung der TCR-Technik insbesondere im Hinblick auf das Zusammenspiel von Wirkungsgradsteigerung und Emissionsreduzierung, der Integration des TCR-Reaktors in das BHKW sowie die Übertragbarkeit auf andere Leistungsklassen und Brenngase. Dazu wird das BHKW mit dem TCR-Reaktor gekoppelt und insbesondere hinsichtlich Wirkungsgrad und Schadstoffemissionen im stationären und dynamischen TCR-Betrieb untersucht. Zur Bewertung der Skalierbarkeit auf andere BHKW bzw. Brennstoffe werden diese Daten analysiert und durch Katalysatoruntersuchungen sowie Simulationen unterstützt. Die Erkenntnisse werden in Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen ausgewertet. Mittels der TCR-Technik wird Herstellern von BHKW inkl. der Zulieferindustrie ein neuer Weg erschlossen, die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte (Nachrüstung/Erstausstattung) zu verbessern. Planer und Anlagenbauer erhalten zusätzliche Flexibilität in der Anpassung von KWK an die Kundenbedürfnisse. In den genannten Branchen sind kmU stark vertreten.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente