M. Opelt
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30.09.2001

Es wurden die Möglichkeiten und die Grenzen der Heißluftturbinentechnik aufgezeigt und theoretisch betrachtet. Die vorgestellte Variantenentwicklung konnte mit der Einbeziehung einer Verbrennungsanlage ergänzt werden. Die wichtigsten Ergebnisse des o. g. Vorhabens können allgemein folgendermaßen zusammengefasst werden: -das Heißluftturbinenprozess hat ein Potential zur Steigerung des elektrischen Wirkungsgrades der KWK-Anlage bis zu 24 %, dieser ist jedoch nur unter bestimmten Annahmen auszuschöpfen. Diese sind: -die Heißlufttemperatur vor der Turbine muss ca. 950 °C betragen, die Abluft der Turbine muss durch eine Rückführung als Brennluft der Verbrennungsanlage genutzt werden, -der gewählte Lufterhitzer (Wärmeübertrager) muss einen geringen Widerstand aufweisen, Verschmutzungszustände sowie Wärmeverluste und derer Auswirkung auf die Wärmeübertragung müssen dabei berücksichtigt werden; -das gewählte Temperaturniveau der Luft vor der Turbine von 950°C (Annahme der Verbrennungstemperatur - 1050°C) kann mit Holzbrennstoffe realisiert werden; Die Forschungsziele "Variantenentwicklung" und "Entwurfsplanung", wurden nicht in allen relevanten Aspekten erarbeitet. Statt dessen wurden die systemtechnischen Untersuchungen des Heißluftturbinenprozesses sehr aufwendig durchgeführt und bewertet. Daraus ergeben sich wichtige Informationen über die energetische Potentiale der Heißluftturbine mit biomassebefeuerten Verbrennungsanlagen sowie unterschiedliche Systemlösungen zum Heißluftturbinenprozess (HLTP). Diese können für weitere Untersuchungen genutzt werden.

Der Heißluftturbinenprozeß, der Gegenstand des beantragten o. g. Projektes ist, bietet die Möglichkeit, neben Wärme auch im begrenzten Umfang Strom zu erzeugen. Dies macht das Verfahren insbesondere zur Deckung des Eigenstrombedarfes wärmeenergieintensiver Verbraucher wie landwirtschaftliche Trocknung oder kleinere holzverarbeitender Betriebe interessant. Ein besondere technische Herausforderung stellt der Wärmetausch zur Erhitzung des Wärmeträgermediums, welches als Arbeitsmittel über die Heißlufttrubine entspannt wird, dar. An die Effizienz des Wärmetauschers sind, der Wärmeübergang in Gase ist grundsätzlich wesentlich schlechter als der in Flüssigkeiten, hohe Anforderungen zu stellen. Hinzu kommt, daß das Rauchgas aus Biomassefeuerungsanlagen einen höheren Anteil an Partikeln und Stäuben aufweist als Rauchgas aus der Öl- oder Gasverbrennung. Im Rahmen des geplanten Vorhabens soll die Lösung dieses Problems vorgenommen werden. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie sind die folgenden Arbeitsziele vorgesehen: - Grundlagenermittlung, - Variantenentwicklung, - Entwurfsplanung. Mit diesen Arbeiten sollen auch die Grundlagen für die erfolgreiche Durchführung eines nachfolgenden FuE- bzw. Demonstrationsvorhaben gelegt werden. Im Rahmen der Entwurfsplanung sollen erste Schritte zur standortkonkreten Umsetzung des Heißlufttrubinenprozesses vorgenommen werden. Wegen der dort vorhandenen Anlagen soll eine Zusammenarbeit mit der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL), Zentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Dornburg, stattfinden.