Brennstoffzellenheizkraftwerke

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Brennstoffzellenheizkraftwerke : Ein Heizkraftwerk (HKW) ist eine industrielle Anlage zur Erzeugung von Strom und Wärme in einem Kuppelprozeß, der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung. Aufgrund der Notwendigkeit der Einspeisung in ein Fernwärmenetz liegen Heizkraftwerke in der Nähe von städtischen Verdichtungsräumen und sind oft mittelgroße Steinkohleblöcke. Wie bei einem klassisch-thermischen Kraftwerk, wird die Primärenergie üblicherwiese mit Hilfe eines geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislaufes in Elektrizität gewandelt. Dem Wasser wird durch Verbrennung von fossilen oder biogenen Brennstoffen Wärme zugeführt und im Kessel zum Verdampfen gebracht. Der Frischdampf (520-560 °C, 160-250 bar) wird in einer Dampfturbine entspannt und treibt dabei den Generator an. Im Kondensator erfolgt die Verflüssigung des Dampfes, von wo aus eine Speisewasserpumpe das Kondensat wieder in den Kessel fördert. m rein stromerzeugenden Kondensationskraftwerk erfolgt eine Entspannung bis auf eine Druckniveau unter 0,1 bar und bereits in der Turbine findet eine Teilkondensation zum sogenannten Naßdampf statt. Das niedrige Temperaturniveau von 30-40°C der Kondensationsabwärme verhindert eine sinnvolle Nutzung. Im Heizkraftwerk wird daher Dampf eines höheren Druckes in einen Heizkondensator geleitet, der Wärme in ein Fernwärmenetz einspeist. Dabei werden die Vorlauftemperaturen witterungsgeführt geregelt, von 70°C im Sommer bis zu 140°C im Winter. Der Dampf für den Heizkondensator kann auf zweierlei Weise gewonnen werden. Zum einen kann eine Gegendruckturbine verwendt werden, bei der der Dampf nicht vollständig entspannt. Der komplette Dampfstrom gelangt nach der Turbine in den Heizkondensator. Hier ist ein starres Kuppelverhältnis zwischen den Produkten Strom und Wärme gegeben. Zum anderen eröffnet eine Entnahmeturbine die Möglichkeit, Dampf vor Eintritt in den Niederdruckteil des Turbosatzes abzuzweigen. Hier ist ein flexiblerer Betrieb möglich mit einer losen Kopplung von Strom und Wärme. Je mehr Dampf zu Heizzwecken entnommen wird, desto weniger steht dieser zur Verrichtung mechanischer Arbeit in der Turbine zur Verfügung. Neben den Dampfturbinenanlagen gibt es auch KWK-Prozesse mit einer Gasturbine. Hierbei wird das heiße Abgas der Gasturbine in Abhitzekesseln genutzt, wo neben Fernwärme auch Heißdampf für industrielle Prozesse erzeugt werden kann. Wird der Dampf über eine weitere Dampfturbine geleitet, um den elektrischen Anlagenwirkungsgrad zu erhöhen, spricht man von einem GuD-Kraftwerk (Gas-und-Dampf-Kombiprozess). Auch hier kann der Dampfturbine teilentspannter Dampf zu Heizzwecken entnommen werden. Kleinere Anlagen in Modulbauweise werden als Blockheizkraftwerke bezeichnet. Im Gegensatz zu Heizkraftwerken, die bis zu mehreren 100 MW elektrische Leistung haben können, liegt ihre Größe im kW-Bereich bis zu maximal einigen Megawatt. Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie umwandelt. Im Sprachgebrauch steht Brennstoffzelle meist für die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Eine Brennstoffzelle hat, den Brennstoff eingerechnet, ein deutlich niedrigeres und somit günstigeres Leistungsgewicht als aktuelle Akkumulatoren Die ersten Anwendungen der Brennstoffzellen ergaben sich in Bereichen, in denen die Kosten keine Rolle spielten, dagegen die spezifischen Vorteile gegenüber billigen Dieselgeneratoren überwogen. Brennstoffzellen sind leichter und effizienter als Akkumulatoren und zuverlässiger und leiser als Generatoren. So erklärt sich das frühzeitige Interesse des Militärs und der Raumfahrt an dieser Technologie. Die Motivation für zivile Anwendungen findet sich auch in der Einsicht, dass die Erdölvorkommen der Erde begrenzt sind (Ölkrise) und eine Fortsetzung des Betriebs von Automobilen in der \"Zeit nach dem Erdöl\" wünschenswert ist. Förderlich für die erheblichen Anstrengungen in der Forschung war insbesondere der \"Zero emission act\" bzw. das Zero Emission Vehicle mandate (ZEV), ein Gesetz in den USA, das vorschreibt, dass Autos zukünftig abgasfrei fahren sollen. Für das Jahr 2003 war vorgesehen, dass 10% aller neu zugelassenen Fahrzeuge in Kalifornien diesem Gesetz unterliegen sollten. Kurz zuvor wurde das ZEV jedoch aufgrund massiven Drucks der amerikanischen Automobilindustrie gekippt, ist jedoch unter dem gegenwärtigen Gouverneur Kaliforniens, Arnold Schwarzenegger, weiterhin in Diskussion. Am 12. Sept. 2005 verabschiedete das Europäische Parlament das \"Wasserstoffmanifest\". Darin wird eine \"grüne\" Wasserstoffwirtschaft in kürzestmöglicher Zeit gefordert. Europa könnte damit die Energiepreise für Strom, Wärme und Verkehr deutlich reduzieren und wäre energieautark, also nicht erpressbar. Vor kurzem hat die Firma Vaillant ein Brennstoffzellenheizgerät auf Brennstoffzellenheizkessel den Markt gebracht (siehe nebenstehende Abbildung). Es soll ca. 15.000 Brennstoffzellenheizkessel DM kosten, sodass sich für den Hausbesitzer die Investion nach ca. 10 Brennstoffzellenheizkessel Jahren amortisiert. Denn das Gerät erzeugt neben Wärme auch Brennstoffzellenheizkessel Strom. Sie speisen in ein Nahwärmenetz ein oder versorgen größere Gebäudekomplexe mit Wärme. Wärmekraftmaschinen einen sehr schlechten Wirkungsgrad Brennstoffzellenheizkraftwerke aufweisen. So können auch Wärmekraftwerke, die nur Strom Brennstoffzellenheizkraftwerke erzeugen, den Wirkungsgrad aus naturgesetzlich gegebenen Brennstoffzellenheizkraftwerke Grenzen kaum über 40% steigern; d.h. fast 60% der eingesetzten Brennstoffzellenheizkraftwerke Energie geht bei ihnen verloren - und führt als ungenutzte Brennstoffzellenheizkraftwerke Abwärme, die in die Umgebung abgegeben wird, unter Umständen Brennstoffzellenheizkraftwerke zu unerwünschten Nebenwirkungen, wie zum Beispiel zu stark Brennstoffzellenheizkraftwerke erwärmten Flüssen. Bereits vor mehr als 20 Jahren planten daher Brennstoffzellenheizkraftwerke Techniker Großanlagen, die dieser Verschwendung Einhalt gebieten Brennstoffzellenheizkraftwerke sollten: sogenannte Heizkraftwerke. Bei diesen Kraftwerken wird ein Brennstoffzellenheizkraftwerke Teil der Abwärme als Fernwärme an Industrie und Haushalte Brennstoffzellenheizkraftwerke geliefert - sie versorgen damit die Abnehmer mit Strom und Brennstoffzellenheizkraftwerke Wärme. In den Heizkraftwerken selbst wird die Wärme- und Brennstoffzellenheizkraftwerke Stromproduktion so optimiert, daß eine möglichst hohe Ausnutzung Brennstoffzellenheizkraftwerke der Brennstoffe erreicht wird, d.h. ein möglichst hoher Brennstoffzellenheizkraftwerke Wirkungsgrad gegeben ist. Aus der eingesetzten Energie in den Brennstoffen lassen sich etwa 29% als Strom und 49% als Fernwärme gewinnen. Ungenutzt als Brennstoffzellenheizkraftwerke Abwärme bleiben nur 22 %. Dies bedeutet, daß Heizkraftwerke mit Brennstoffzellenheizkraftwerke einem Wirkungsgrad von nahezu 80% arbeiten, die Energie der Brennstoffzellenheizkraftwerke eingesetzten Brennstoffe also fast doppelt so gut ausnützen wie Brennstoffzellenheizkraftwerke reine Kraftwerke. Einsatzmöglichkeit von Heizkraftwerken begrenzt: das Verlegen und wirksame Isolieren der dicken Fernwärmerohre ist sehr aufwendig und daher teuer - immerhin sollen sie bis zu 130 °C heißes Wasser oder Dampf zum Verbraucher Brennstoffzellenheizkraftwerke transportieren. Man muß daher mit Kosten von über 3000 DM pro Meter verlegter Leitung rechnen. Fernheizungsleitungen sind nur dort wirtschaftlich und Brennstoffzellenheizkraftwerke energiepolitisch sinnvoll, wo viele Verbraucher auf engem Raum angeschlossen werden können - in größeren Städten oder in Siedlungsgebieten. Wegen der Brennstoffzellenheizkraftwerke Wärmeverluste in der Fernwärmeleitung ist die Länge der Leitungen vom Kraftwerk zum Verbraucher begrenzt. Um dennoch diese sinnvolle Kopplung von Strom- und Brennstoffzellenheizkraftwerke Wärmeerzeugung möglich zu machen und gleichzeitig die Brennstoffzellenheizkraftwerke Leitungswege kurz zu halten, baut man heute direkt in die Brennstoffzellenheizkraftwerke Wohngebiete kleine Heizkraftwerke, sogenannte Blockheizkraftwerke. Die auch bei ihrem Betrieb anfallenden Abgase lassen sich heute so wirksam reinigen, daß die Luftverschmutzung geringer ist, als wenn die Einzelhäuser private Brennstoffzellenheizkraftwerke Feuerungsanlagen betreiben würden. Neben der Energieeinsparung ist dies ist ein wichtiges Argument, um die Akzeptanz des Kraftwerkes \"in der Nachbarschaft\" zu erreichen. In der Planungsphase von Kraftwerksanlagen, aber auch im späteren Betrieb, besteht die Brennstoffzellenheizkraftwerke Notwenigkeit, das Verhalten der Gesamtanlage und ihrer Komponenten bei schnellen Lastwechselvorgängen, An- und Abfahrvorgängen sowie Störfällen zu beurteilen. Dafür muss die Prozessdynamik computergestützt mittels mathematisch-physikalischer Modelle bestimmt werden. Die Art der Brennstoffzellenheizkraftwerke Modellierung und die eingesetzten Softwarewerkzeuge müssen der Komplexität moderner Kraftwerksanlagen mit gekoppelter Strom- und Wärmeerzeugung und umwelt- sowie ressourcenschonenden Feuerungstechnologien gerecht werden. Aus diesem Grund wird eine grafikorientierte, benutzerfreundliche und flexible Basissoftware eingesetzt, um das Verhalten speziell von Brennstoffzellenheizkraftwerke Wirbelschichtfeuerungsanlagen mit gekoppelter Gasturbine und konventionellem Wasser/Dampf-Prozess zu untersuchen. Produktion für Energetik, Heizkraftwerke, Produktion von technologischen Anlagen, Stahlkonstruktionen und Bühnen- und Theatertechnologie orientiert. Heizsysteme unterscheiden sich nach Brennstoff, Energiebedarf, Wirkungsgrad und Umweltverträglichkeit. Auf Grund niedriger Brennstoffzellenheizkraftwerke Energiepreise sind Erdgas und Erdöl die wirtschaftlichsten Heizsysteme; in Sachen Umweltschutz liegen Solar- und Fernheizungen vorne. In der Bundesrepublik dominieren Brennstoffzellenheizkraftwerke Zentralheizungen mit Erdgas, Heizöl und Braunkohle als Brennstoffen. Der Energie-Rohstoff Holz ist die am häufigsten vorkommende Biomasse. Jedoch hat Holz nur ein Fünftel des Brennstoffzellenheizkraftwerke Energiegehalts von Heizöl, zudem sind seine Schadstoffemissionen größer als die von Kohle, Erdgas oder Erdöl. Andererseits wächst Holz nach und bindet das bei der Verbrennung freigewordene Kohlendioxid wieder. Im laufenden Betrieb liegt der Schwerpunkt unserer Arbeit in den Bereichen Instandhaltung, Schadenabwicklung, Abrechnung und Controlling. Darüber hinaus gilt es, die aus der Brennstoffzellenheizkraftwerke fortschreitenden Liberalisierung der Energiemärkte resultierenden neuen Möglichkeiten zu nutzen, um die KWK-Anlagen optimal in das Strombeschaffungsportfolio des jeweiligen Brennstoffzellenheizkraftwerke Kooperationspartners zu integrieren. Dazu laufen beispielsweise Projekte zum Stromhandel, zur Leistungsbesicherung und zur Gasversorgung. Für die kommunale Brennstoffzellenheizkraftwerke Energieversorgung werden zunehmend erdgasgefeuerte GuD-Heiz-kraftwerke gebaut. Diese ersetzen vielfach Heizwerk-Altanlagen, die z.T. mit Kohle bzw. Heizöl S befeuert wurden. Ein Teil der Altanlagen kann u.U. als Spitzen- und Reserveanlagen in Betrieb bleiben. Ziel des Projektes ist eine Optimierung des Heizkraftwerksbetriebes. Für alle vorkommenden Anforderungsprofile an Strom und Wärme, die u.a. von der Tages- und Jahreszeit Brennstoffzellenheizkraftwerke abhängen, soll die jeweils wirtschaftlichste Art der Energieerzeugung unter Berücksichtigung der aktuellen Brennstoff-, Strom- und Wärmepreise ermittelt werden. Die Prozeßführung ist dabei so zu gestalten, daß die vorgeschriebenen Brennstoffzellenheizkraftwerke Emissionsgrenzwerte bei jedem Betriebszustand eingehalten werden. GuD-Heizkraftwerke sind Energieerzeugungsanlagen, die eine hohe Flexibilität bei der ge-koppelten Produktion von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung) aufweisen. Aufgrund der großen Zahl möglicher Betriebszustände von GuD-Heizkraftwerken, die noch vielfältiger werden, wenn mehrere GuD-Anlagen gekoppelte Fernwärmenetze versorgen, ist eine Einsatzoptimierung der Energieerzeugungsanlagen und ihres Zusammenwirkens mit den Versorgungsnetzen zweckmäßig. Auf diese Weise können Brennstoffeinsatz und Betriebskosten gesenkt werden. Im Brennstoffzellenheizkraftwerke Arbeitsbereich wird derzeit ein Energiemanagement-System erstellt, das unabhängig vom laufenden Kraftwerksbetrieb jederzeit als Orientierungshilfe in Anspruch genommen werden kann. Die Entscheidung über die Fahrweise der Anlage bleibt dem Brennstoffzellenheizkraftwerke Betriebspersonal vorbehalten. Das Konzept für die Software des Systems wurde so gewählt, daß es an unterschiedliche Anwendungsfälle angepaßt werden kann. Brennstoffzellenheizkraftwerke Schmiergeldzahlungen an den Bonner Stadtwerke-Chef für einen Auftrag zur Modernisierung der Heizkraftwerke Nord und Süd in Bonn haben die Grünen die Brennstoffzellenheizkraftwerke Strafbefehle gegen die angeklagten Müll- und Anlagenmanager heftig kritisiert. In KWK-Anlagen wird neben elektrischer Energie auch thermische Energie (z.B. als Heizwärme oder Prozessdampf) bereitgestellt. Durch die gekoppelte Bereitstellung von Strom und Wärme ist es möglich, einen Großteil der eingesetzten Brennstoffenergie in nutzbare Energieströme umzuwandeln; die Vorteile eines hohen thermodynamischen Wirkungsgrades liegen in niedrigen Brennstoffkosten sowie geringen spezifischen Brennstoffzellenheizkraftwerke Umweltbelastungen der Energieumwandlungsanlagen. Als polnische Industriepartner sind das Stahlunternehmen sowie die Chemiewerke in das Forschungsvorhaben eingebunden. Brennstoffzellenheizkraftwerke Die Heizkraftwerke, die von den Industriepartnern betrieben werden, weisen aufgrund ihres hohen Alters und des eingesetzten Brennstoffes Kohle einen geringen Wirkungsgrad, hohe spezifische Umweltbelastungen sowie eine unzureichende elektrische Leistung zur Versorgung der Brennstoffzellenheizkraftwerke Produktionsanlagen auf. Vor diesem Hintergrund liegt die Zielsetzung des Forschungsvorhabens im Entwurf und in der Optimierung kosteneffizienter und umweltfreundlicher neuer Brennstoffzellenheizkraftwerke Anlagenkonzepte für die Heizkraftwerke (KWK-Anlagen) der Industriepartner. In den neuen Entwürfen soll insbesondere der Einsatz moderner Gasturbinensysteme berücksichtigt werden. Brennstoffzellenheizkraftwerke Forschungspartner am Institut für Energietechnik, Technische Universität Berlin und am Institut für Wärmetechnik, Schlesische Technische Universität in Gliwice, Polen haben in enger Brennstoffzellenheizkraftwerke Zusammenarbeit mit den Industriepartnern unter Berücksichtigung der besonderen Rahmenbedingungen (z.B. Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe an den betrachteten Standorten) für beide Anwendungsfälle verschiedene neue Anlagenkonzepte entworfen, analysiert und optimiert. Bei den Brennstoffzellenheizkraftwerke Forschungsarbeiten konnten die unterschiedlichen Erfahrungen und Interessensschwerpunkte der Kooperationspartner optimal kombiniert und genutzt werden. Die bisherigen Brennstoffzellenheizkraftwerke Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einsatz moderner, effizienter Brennstoffzellenheizkraftwerke Anlagenkonzepte in den polnischen Industrieunternehmen wirtschaftlich und umwelttechnisch attraktiv ist. So konnten z.B. durch einen optimierten Entwurf des neuen Heizkraftwerkes Brennstoffzellenheizkraftwerke die spezifischen CO2 -Emissionen um mehr als 50% im Vergleich zum bestehenden Heizkraftwerk reduziert werden. Zugleich ist das neue Konzept wirtschaftlich effizient und beinhaltet eine an den Bedarf angepasste Erhöhung der elektrischen Leistung. Brennstoffzellenheizkraftwerke

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