Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

In der Landwirtschaft spielen Gerüche und die Vermeidung von Geruchsbelästigungen für die Nachbarschaft eine entscheidende Rolle. Mit dem Wandel vom Landwirt zum Energiewirt kommen dabei auch neue Geruchsemittenten wie die Blockheizkraftwerke (BHKW) mit ihren Abgasen hinzu. Der vorliegende Abschlussbericht wertet ein Messprogramm bezüglich Geruchsemissionen aus Abgasen von BHKW-Motoren aus. Insbesondere betrifft das Motoren, die Biogas einsetzen, welches aus landwirtschaftlichen Substraten gewonnen wurde. Es werden auf Grund der an mehreren Motoren vorgenommenen Messungen Geruchsemissionsfaktoren vorgeschlagen. Auf Grund der aktuellen Diskussion um die karzinogene Wirkung von Formaldehyd, werden zusätzlich die parallel dazu ermittelten Formaldehydemissionen aus den BHKW-Motoren ausgewertet.

Interessante Optionen in der dezentralen Energieversorgung ergeben sich mit dem Einsatz von erdgasbetriebenen Gas-Otto-Motor-, Mikrogasturbinen-, Stirlingmotor- und PEMFC-Modulen. In dem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Nutzungsmöglichkeiten dieser KWK-Systeme auch durch die elektrischen und thermischen Bedarfswerte und -strukturen der zu versorgenden Objekte bestimmt werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist, neben einer experimentellen und theoretischen Untersuchung ausgewählter KWK-Module, die vergleichende Bewertung von KWK-Anwendungen in der Hausenergieversorgung. Am Beispiel der Energieversorgung von Modell-Siedlungen nach VDI 2067-7 wird der stationäre Betrieb der untersuchten KWK-Module im bi- und polyvalenten Einsatz nachgebildet und bilanziert. Zur Bewertung der KWK-Konzepte erfolgt ein Vergleich zu einer konventionellen Energieversorgungsstrategie mit getrennter Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie. Als Indikatoren zur Beurteilung der dezentralen Energieversorgungsvarianten dienen definierte energetische, ökologische und ökonomische Faktoren. Im Rahmen von Simulationsanalysen wird die Bedeutung der Integrations- und Einsatzweise der KWK-Module untersucht. Ein Variantenvergleich der Energieversorgungsstrategien verdeutlicht, welche Einsatzmöglichkeiten der KWK-Module für die untersuchte Struktur der Hausenergieversorgung beim gegenwärtigen Stand der Technik zweckmäßig sind.

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Auswirkungen ungeregelt und mit konstanter Leistung ins Mittelspannungsnetz einspeisender dezentraler Erzeugungseinheiten, beispielsweise mit Erdgas betriebener Motor-BHKW oder Brennstoffzellen untersucht. Insbesondere werden Lastfluss und Netzverluste in Abhängigkeit von Ort und Höhe der dezentral eingespeisten Leistung ermittelt. Nach Vorstellung anerkannter Bewertungsmethoden und bestehender Versorgungskonzepte werden anhand eines Beispielnetzes verschiedene Szenarien entwickelt und mittels vergleichender Ökobilanz ganzheitlich bewertet. Ziel der Arbeit ist die Ermittlung eines Szenarios mit minimalen Stromwärmeverlusten unter ausschließlichem Einsatz dezentral mit konstanter Leistung einspeisender Erzeugungseinheiten. Dies ist erfüllt, wenn an jedem Knoten im Mittelspannungsnetz exakt die mittlere Jahresleistung eingespeist wird. Die Stromwärmeverluste sind dann um 85 % niedriger als im Ausgangsszenario ohne dezentrale Einspeisung. Nachteilig an diesem Konzept sind die zeitweilige Lastflussumkehr und die verglichen mit konventionellen Großkraftwerken hohen Erzeugungskosten. / This diploma thesis deals with un-controlled mini cogeneration plants in medium voltage grids. The aim of the thesis is to evaluate and to explain the correlation between small decentralized power generation, transportation losses and load-flow inversion. Several scenarios are developed and evaluated via life cycle assessment. In the optimum scenario, transportation losses are 85 % lower compared to the original scenario without decentralized generation. Disadvantages of the optimised scenario are load-flow inversion and relatively high costs.

Die Bewertung der Eignung dezentraler Klein-KWK-Anlagen zur Bereitstellung positiver Minutenreserve erfordert Kenntnisse über die Charakteristik der Reserve-Inanspruchnahme. Eine Option zur Modellierung ist eine Zerlegung der Inanspruchnahme in Einflusskomponenten mittels Zeitreihenanalyse. Das verfügbare Datenmaterial verspricht belastbare Ergebnisse. / For evaluating small decentralized co-generation plants as positive tertiary reserve energy supply, detailed knowledge about the characteristic of using positive tertiary reserve power is necessary. One option to model the use of positive tertiary reserve power is to parse the use into single components with the help of time series analysis. The given data prove convincing results.

Techn. Hochsch., Diss--Aachen, 2008.

Der Bericht informiert über eine Untersuchung zum Stand der Lärmminderungstechnik bei Kleinst-Blockheizkraftwerken (BHKW). Kleinst-BHKW kommen verstärkt in Wohngebäuden zum Einsatz, dabei erzeugen sie oftmals störende Geräusche. Problematisch sind der Luft- sowie der Körperschall. Besonders die tieffrequenten Geräusche verlangen spezielle technische Vorkehrungen zum Schallschutz. Das ist möglich durch die Verwendung leiser Aggregate, die richtige Aufstellung der Aggregate, die Dimensionierung der Schalldämpfer und die geeignete Führung des Abgaskanals. Wichtig sind auch technische Mindestanforderungen an den baulichen Schallschutz im Bauwerk selbst. Dies gilt speziell für die Fundamente der BHKW und für die leitungsseitigen Ankopplungen zur Beherrschung des Körperschalls. Weiterhin geht es um die Frage, auf welches Regelwerk zur Geräuschbeurteilung zurückgegriffen werden kann. Derzeit liegen keine abschließenden Erkenntnisse vor, ob die gesetzlichen Anforderungen ausreichend sind oder ob diese ergänzt werden müssen. Dies ist weiter zu beobachten.

An 11 Blockheizkraftwerken (BHKW) ohne Oxidationskatalysator und an 10 BHKW mit Oxidationskatalysator in Sachsen und Thüringen wurden die Einflussfaktoren auf die Formaldehydemissionen untersucht. Geprüft wurden insbesondere die Motorbetriebsparameter wie z.B. Zylindertemperaturen, Verbrennungsluftverhältnis, die Biogaszusammensetzung und die Biogasfeuchte. Im Ergebnis konnte kein bzw. nur ein geringer Einfluss der untersuchten Parameter auf die Formaldehydbildung festgestellt werden. Ebenfalls ließ sich bei den meisten der untersuchten Anlagen kein Einfluss von Wartungstätigkeiten sowie Ersatzteil- und Betriebsstoffwechseln auf die Formaldehydemissionen feststellen. Sollte der Gesetzgeber künftig einen niedrigeren Formaldehydgrenzwert vorschreiben, werden zusätzliche Technologien zur Biogasaufbereitung z.B. mit Aktivkohlefilter und zur Abgasnachbehandlung z.B. mit Oxidationskatalysator oder Thermoreaktor notwendig. Diese müssen aber noch hinsichtlich ihrer Standzeiten untersucht und optimiert werden.

This paper deals with control strategies for mini cogeneration plants (short: CGP) in medium voltage grids. The aim of the paper is to explain and to minimize the trade-off between highest electrical efficiency in electrical energy production and the needs of energy reserve caused by uncertain load estimation. In general, high energy reserve means low electrical efficiency in electricity production. But fuel cells offer a high electrical efficiency in a relatively wide control range.

Der Bericht informiert über eine Untersuchung zum Stand der Lärmminderungstechnik bei Kleinst-Blockheizkraftwerken (BHKW). Kleinst-BHKW kommen verstärkt in Wohngebäuden zum Einsatz, dabei erzeugen sie oftmals störende Geräusche. Problematisch sind der Luft- sowie der Körperschall. Besonders die tieffrequenten Geräusche verlangen spezielle technische Vorkehrungen zum Schallschutz. Das ist möglich durch die Verwendung leiser Aggregate, die richtige Aufstellung der Aggregate, die Dimensionierung der Schalldämpfer und die geeignete Führung des Abgaskanals. Wichtig sind auch technische Mindestanforderungen an den baulichen Schallschutz im Bauwerk selbst. Dies gilt speziell für die Fundamente der BHKW und für die leitungsseitigen Ankopplungen zur Beherrschung des Körperschalls. Weiterhin geht es um die Frage, auf welches Regelwerk zur Geräuschbeurteilung zurückgegriffen werden kann. Derzeit liegen keine abschließenden Erkenntnisse vor, ob die gesetzlichen Anforderungen ausreichend sind oder ob diese ergänzt werden müssen. Dies ist weiter zu beobachten.