GARANTIENACHWEISE FÜR BLOCKHEIZKRAFTWERKE Erste Ergebnisse des von der KAN geförderten Projektes Aufgabenstellung des Forschungsprojektes Istzustand bei Garantiemessungen an Blockheizkraftwerken Praktische Beispiele

Aufgabenstellung und Ziele Hilfestellung bei der Planung, Vorbereitung und Durchführung von Abnahmemessungen durch Feststellung des Istzustandes (gängige Formulierungen in Ausschreibungen) Aufzeigen von missverständlichen und/oder unzureichenden Festlegungen Erfahrungen und Ergänzungsempfehlungen auf Basis durchgeführter Abnahmemessungen an Blockheizkraftwerken

Allgemeines Zum Blockheizkraftwerk gehören: Verbrennungsmotor Generator Kühlwasserkreislauf (Pumpen, Wärmetauscher) Abgaswärmetauscher Gasaufbereitung, Gasregelstrecke elektrotechnische Einbindung Steuerung

Was kann überprüft werden? Elektrischer Wirkungsgrad Thermischer Wirkungsgrad Abgaswerte Schallemissionen Betriebsmittelverbrauch (z.B. Öl) Wartungsaufwand (z.B. 5 Std. pro Woche)

Elektrischer Wirkungsgrad Der elektrische Wirkungsgrad eines BHKW wird aus der abgegebenen elektrischen Energie und der zugeführten chemischen Energie des Faulgases berechnet. Es ist zu vereinbaren, ob der Eigenverbrauch der Kühleinrichtungen, der Gasaufbereitung, etc. berücksichtigt werden soll.

Thermischer Wirkungsgrad Der thermische Wirkungsgrad eines BHKW wird aus der abgegebenen thermischen Energie und der zugeführten chemischen Energie des Faulgases berechnet. Die abgegebene thermischen Energie besteht in der Regel aus mehreren Teilen, z.B: Wärmeenergie aus dem Kühlwasser Wärmeenergie aus dem Abgas

Abgaswerte (1) In Österreich gibt es die „TECHNISCHE GRUNDLAGE FÜR DIE BEURTEILUNG VON BIOGASANLAGEN“ des BMWA aus 2007. Darin werden folgende Werte genannt: Die Emissionsgrenzwerte sind Halbstundenmittelwerte und beziehen sich auf trockenes Abgas im Normzustand (0 °C, 1013 hPa) sowie einen Volumengehalt an Sauerstoff von 5 %. < 250 kW > 250 kW Stickstoffoxide als NO2 - 400 mg/m³ Kohlenstoffmonoxid (CO) 650 mg/m³ Nicht-Methan-KW (NMHC) 150 mg/m³ Schwefelwasserstoff (H2S) 5 mg/m³

Abgaswerte (2) In Deutschland gibt es die „Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – (TA Luft; 24. Juli 2002)“. Darin werden auch Emissionsgrenzwerte für Otto-Motoren angegeben. Die Emissionsgrenzwerte beziehen sich auf trockenes Abgas im Normzustand (0 °C, 1013 hPa) sowie einen Volumengehalt an Sauerstoff von 5 %. < 3000 kW > 3000 kW Stickstoffoxide als NO2 400 mg/m³ 500 mg/m³ Kohlenstoffmonoxid (CO) 1000 mg/m³ 650 mg/m³ Gesamtstaub 20 mg/m³ Schwefeldioxid (SO2) 350 mg/m³ Formaldehyd 60 mg/m³

Schallemissionen Für die zulässigen Schallemissionen gelten die selben Überlegungen wie für andere Maschinen auf der Kläranlage (z.B. Gebläse). Zur Beurteilung kann die ON S 5004 herangezogen werden. energieäquivalenten Dauerschallpegel Bewertungspegel mit Korrekturen für: Tonhaltigkeit Impulshaltigkeit Informationshaltigkeit

Garantiewerte für BHKW Erhebung des Istzustandes (1) Zur Sicherstellung der Funktionstüchtigkeit und Wirtschaftlichkeit werden Garantiewerte gefordert. In der Praxis findet man häufig Garantiewerte für den elektrischen Wirkungsgrad. Nennleistung: 100 % Teillastbetrieb z.B. 80% und 60% Diese Angaben werden für die Bestbieterermittlung verwendet.

Garantiewerte für BHKW Erhebung des Istzustandes (2) In den Ausschreibungen sind in der Regel die maximal auftretenden Emissionswerte angegeben. Hier bestehen Unsicherheiten, welche Werte (BMWA 2007; TA-Luft) einzuhalten sind. Kohlenstoffmonoxid Stickoxide und Schwefelwasserstoff Formaldehyd? Auch findet man Forderungen nach den maximal auftretenden Schallemissionen. z.B. Schallpegel in 10 m Entfernung max. 65 dBA

Abnahmemessungen zur Ermittlung des thermischen Wirkungsgrades In der Praxis werden selten Abnahmemessungen an BHKW´s durchgeführt. Die Abnahmemessungen beschränken sich in der Regel auf die Prüfung der elektrischen Wirkungsgrade bei Volllast und Teillast. Der Nachweis der Einhaltung anderer Forderungen (z.B. Abgaswerte) wird in der Regel durch Prüfläufe beim Hersteller und Vorlage von Prüfscheinen geführt.

Durchführung von Abnahmemessungen hel (1) Eine Vorbesprechung zur Vorgangsweise bei der Abnahmemessung ist SEHR sinnvoll. Dabei werden u.a. folgende Punkte besprochen: Die Anzahl der Einstellungen (100%; 80%, usw.). Die Dauer des Testlaufes. Besichtigung der Anlage zur Bestimmung von Messstellen. Wo, welche Parameter gemessen werden (Zustandsgrößen der Ansaugluft, Zusammensetzung des Faulgases, Massenstrom des Faulgases, usw.). Wer welche Messgeräte zur Verfügung stellt und einbaut. etc.

Durchführung von Abnahmemessungen - Anlagenschema FEUCHTE??

Durchführung von Abnahmemessungen - Aufgaben Messung der abgegebenen elektrischen Leistung. Ermittlung der Leistungsaufnahme der Nebenaggregate. Die Bestimmung der mit dem Faulgas zugeführten Energie. Volumenstrom Druck Temperatur Gaszusammensetzung

Elektrische Leistung Die Messung der abgegebenen elektrischen Leistung kann theoretisch mit den eingebauten Geräten erfolgen. Es wird empfohlen Messgeräte mit möglichst hoher Genauigkeit zu verwenden (siehe KAN Vortrag Leistungsmessung 2009). Die elektrischen Messwerte sollten während des Testlaufes auch in kurzen Zeitabständen registriert werden.

Elektrische Leistung

Nebenaggregate Die Leistungsaufnahme von Nebenaggregaten ist in der Regel von den Rahmenbedingungen, z.B. Wetter, Raumtemperatur, usw. abhängig. Oft einige Antriebe vorhanden, z.B. Kühlwasserpumpen, Ventilator, Gasverdichter Für Abnahmemessungen kann es sinnvoll sein diese Werte nicht im Detail zu messen (Arbeitsaufwand) sondern mit einem Abminderungsfaktor zu berücksichtigen (z.B. 0,5% der abgegebenen elektrischen Leistung).

Nebenaggregate

Energie im Faulgas Zur Bestimmung der mit dem Faulgas zugeführten Energie, muss der Massenstrom des Methangases ermittelt werden. Die Messung von Faulgasvolumenströmen ist eine anspruchsvolle messtechnische Aufgabe. In der Praxis hat sich dass Prinzip des Turbinenradzählers bewährt. Der Turbinenradzähler misst den Betriebsvolumenstrom. Zur Umrechnung auf den Massenstrom sind die Zustandsgrößen (Druck, Temperatur) des Faulgases ebenfalls zu messen. Auch die Feuchte hat wesentlichen Einfluss auf das Endergebnis. Mit dem Ergebnis der Gasanalyse kann nun der Energieinhalt des Faulgasstromes berechnet werden.

Turbinenradzähler

Temperaturmessung Druckmessung Turbinenradzähler Temperaturmessung Druckmessung

Gasprobenahme

Gasanalyse

Ergebnis

Danke für Ihre Aufmerksamkeit! aab.frey@aon.at