Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg haben im Rahmen des Projekts „BioWasteStirling“ (Förderkennzeichen 03KB122) eine Mikro-KWK-Anlage entwickelt, die bereits einen Langzeittest im Labor bestanden hat. Ende Juni soll nun in Wunsiedel ein Feldtest beginnen, teilte das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) mit. Das Forschungsprojekt ist Teil des BMWi-Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“, das vom DBFZ begleitet wird.
Strom mit bisher ungenutzten biogenen Reststoffen erzeugen – dem DBFZ zufolge ist das eine Marktlücke, für die es aktuell im kleinskaligen Bereich noch keine technische Lösung gibt. Wissenschaftler am Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik an der FAU Erlangen-Nürnberg wollen das nun ändern. Gemeinsam mit den Projektpartnern SWW Wunsiedel und Frauscher Thermal Motors haben sie folglich ein hocheffizientes, brennstoffflexibles und skalierbares Mikro-KWK-System entwickelt.
Das System kombiniert eine kleinskalige Wirbelschichtfeuerung mit einem Stirlingmotor, indem die Erhitzerkopfflächen des Motors direkt in das Wirbelbett eingebracht werden. Dadurch kann die Feuerung aktiv gekühlt werden, was den Betrieb mit einem niedrigeren Luftüberschuss ermöglicht. Folglich können dem DBFZ zufolge höhere Feuerungswirkungsgrade erreicht werden.
Gesamtwirkungsgrad von über 90 Prozent erreichbar
Bei den Langzeittests im Labor erreichte die Anlage nach Angaben des DBFZ je nach Lastzustand einen maximalen elektrischen Wirkungsgrad von ca. 15 Prozent und einen feuerungstechnischen Gesamtwirkungsgrad von mehr als 90 Prozent. Die elektrische Nennleistung des Motors von fünf Kilowatt konnte bereits vor dem Versuch in der ersten Inbetriebnahme erreicht werden.
Sowohl die CO- als auch Feinstaubemissionen blieben den Angaben zufolge über den kompletten Versuchszeitraum unter den geltenden Grenzwerten der 1. BImSchV. Die Dauerlastfähigkeit des Anlagenkonzepts sei damit unter Beweis gestellt worden. Darüber hinaus entstanden während des Versuchs keine Verschlackungen, Anbackungen oder Erosionserscheinungen im Reaktorbehälter oder an den Wärmeübertragerflächen des Motors.
Betrieb soll auf weitere Brennstoffe ausgedehnt werden
Die durch den Langzeittest im Labor erlangten Erkenntnisse waren in den letzten Wochen Grundlage für konstruktive und regelungstechnische Verbesserungen der Anlage. Gleichzeitig strebten die Forscher den schnellstmöglichen Umbau der Anlage an den Standort der SWW Wunsiedel in einen autarken Container (Feldtestumgebung) an, um die Versuchszeiten auf den wochenweisen Betrieb und weitere Brennstoffe auszuweiten. Die im Labor entwickelte Mikro-KWK-Anlage wird nun Ende Juni den nächsten Schritt „vom Labor in die Praxis“ durch den Feldtest begehen. Dann steht vor allem die Langzeitstabilität im Fokus.
Falls die guten Laborergebnisse bestätigt werden können, hoffen die Mitarbeiter der FAU auf eine Möglichkeit zur Kommerzialisierung. Zudem streben sie eine Erweiterung der möglichen Produktpalette auch auf weitere Einsatzszenarien kleinskaliger Wirbelschichtfeuerungen im Wärme- und Stromsektor an.
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