BioKond

BioKond - Biomasseheizwerke mit hocheffizienter Wärmeauskopplung durch die innovative Integration einer Abgaskondensationswärmepumpe
 
Die aktuellen öffentlichen Debatten zum Thema Klimawandel und Fridays for Future zeigen deutlich, dass der Einsatz neuer, innovativer Technologien zunehmend relevanter wird um Brennstoffbedarfe (z.B. Holz) sowie Emissionen (z.B. CO₂, Staub, NO_x) nachhaltig zu senken. Dies gilt auch für die dezentrale Wärmeversorgung mittels Biomasseheizwerken in Deutschland, Österreich und der Schweiz. Das Potential mit über 1200 Biomasseheizwerke in der DACH-Region ist enorm. Die Nachrüstung vieler dieser Heizwerke mit Wärmepumpentechnologie und Abgaskondensation kann den Feinstaub und CO₂-Ausstoß um über 20 % senken. Zum Vergleich: Dies entspricht dem Wert der zweiten Vereinbarung des Kyoto-Protokolls zur Senkung der Treibhausgase, dem sich die EU ebenfalls verschrieben hat (20 %-ige Senkung der Treibhausgase gegenüber 1990). Dies zeigt deutlich die Relevanz des Forschungsvorhabens BioKond.

Ziele für die über 1200 Biomasseheizwerke:

• Senkung von Brennstoffbedarf und Emissionen um > 20 %
• Einführung der Brennwerttechnologie in Kombination mit Wärmepumpen
• Integration von "Power-to-Heat"- und "Heat-to-Power"-Konzepte
• Entwicklung eines Softwarepakets für Planer "WDesign 2.0"

Werkzeuge

• Softwaregestützte dynamische Energiesystem-Modellierung (u.a. mit WDesign, Aspen Plus)
• In Situ- Datenanalyse von Realanlagen ("Reallaboren")

Detaillierte Beschreibung des Vorhabens

Standardmäßig wird Biomasse im Kessel unter Zufuhr von Luft verbrannt. Die dabei entstehende Wärme wird auf das lokale Nah- oder Fernwärmenetz mittels Wärmetauscher übertragen. Die Idee ist nun, die im Rauchgas verbleibende Wärme mittels Abgaskondensation – auch "Brennwerttechnik" genannt – nutzbar zu machen. Dazu wird das Rauchgas aufgesättigt und soweit abgekühlt, dass es auskondensiert. Die dabei entstehende latente Niedertemperaturwärme wird mittels Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gehoben und wieder dem Wärmenetz zugeführt.

Der Gesamtwirkungsgrad eines Biomasseheizwerkes kann damit um über 20 % gesteigert werden. Bei gleichbleibenden Wärmebedarf kann der Brennstoffverbrauch und damit einhergehend CO₂-, NO_x- und Staubemissionen um über 20 % gesenkt werden. Zudem ermöglicht die Wärmepumpe die Abschaltung des Biomassekessels im ineffizienten Sommerbetrieb, denn die Warmwasserversorgung kann gänzlich über die Wärmepumpe realisiert werden. In der weiteren Entwicklung moderner Biomassesysteme soll auch die Integration von KWK Anlagen, sowie innovative Power-to-Heat und Heat-to-Power Konzepte für Biomasseheizwerke analysiert werden. Das All-in-One Softwarepaket "WDesign 2.0" für Planer soll die Entwicklungen und Innovationen des Projekts zusammenfassen und das Projekt zusammen mit einem umfangreichen Bericht konzeptionell abrunden.

Förderung:

Wir bedanken uns sehr herzlich für die Unterstützung und Förderung des Projektes durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe und das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft.

Projektlaufzeit: 01.10.2018 bis 30.09.2021

Förderkennzeichen: 22409517

Projektbearbeiter: Yusheng Chen

Kontakt: res-contact@tum.de