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DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Montag, 20.11.2017

Laboranlage aus Wirbelschichtfeuerung und Stirlingmotor an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg.An Uni entwickelte Feuerung sucht Weg in die Praxis

Stirlingmotor und Biomasse-Feuerung paßten bisher kaum zusammen. Eine an der Friedrich-Alexander Universität konstruierte Feuerung zeigt nun einen vielversprechenden Weg.

Vor wenigen Jahren waren Mikro- und Mini-KWK noch in aller Munde. Die „Sunmachine“ war auf zahlreichen Messen zu sehen – bis der Hersteller im Jahr 2010 pleite ging, ohne je zuverlässige Anlagen auszuliefern.



Dabei hat das Schicksal der Pelletsfeuerung mit Stirlingmotor etwas Typisches: Der Stirlingmotor – neben ORC-Anlagen die derzeit einzige bezahlbare Technik zur Stromgewinnung aus Wärme in kleinen Leistungsklassen – hat sich längst bewährt, nur in Kombination mit Biomasse-Feuerungen wollte er bisher nicht so recht funktionieren.

Der Grund sind die hohen Ansprüche des Stirlingmotors an die Wärmelieferung: mit gleichmäßig hoher Temperatur. Biomasse ist aber viel inhomogener als beispielsweise Erdgas. Sogar normierte Holzpellets, mit denen die Sunmachine befeuert wurde, reichen nicht aus. Offensichtlich wurde das, als Dominik Müller vom Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg einen Stirlingmotor in die Hand bekam, der ursprünglich in einer der Mini-KWK-Anlagen eingebaut war: Er war voll mit groben Aschepartikeln und Anbackungen.

Zwei, die sich treffen

Doch zuvor war seinem Chef, dem Lehrstuhlinhaber Professor Jürgen Karl, eine Idee gekommen. Der auf Wirbelschichtfeuerungen spezialisierte Wissenschaftler erkannte, daß seine Verbrennungstechnik genau die nötige gleichmäßige Wärme auf einem ausreichend hohen Temperaturniveau liefern kann. Allerdings waren Wirbelschichtfeuerungen bis dahin aufgrund ihres komplexen Aufbaus größeren Anlagenklassen vorbehalten. Für eine Feuerung mit 100 und weniger Kilowatt Wärmeleistung in kompakter Bauweise war eine Neuentwicklung nötig. Diesen Auftrag übernahm Dominik Müller. Ohne Projektgelder und nur mit den Haushaltsmitteln des Lehrstuhls konnte er kürzlich den Erfolg seiner vierjährigen Arbeit zeigen.

Die nach einem Vorversuch entstandene Laboranlage mißt 225 mal 280 Millimeter im Querschnitt, 500 Millimeter in der Höhe und besitzt eine Wärmeleistung von 30 Kilowatt. Als Material für die Wirbelschicht wurde feiner Quarzsand mit einer Korngröße von einem halben Millimeter eingesetzt. Diese Körner sind klein genug, daß sie die Wände der Feuerung und die Tauchheizfläche des Stirlings durch ihre Bewegung nicht schädigen, aber doch von möglichen Ablagerungen freihalten. Austretender oder mitgerissener Sand wird in einem Zyklonabscheider zurückgewonnen, der liegend ausgeführt wurde, um die Bauhöhe der Feuerung niedrigzuhalten. „Da keine etablierten Auslegungsvorschriften für Horizontalzyklone bestehen, dimensionierten wir ihn mit Hilfe einer numerischen Strömungssimulation. Bei Verwendung von Standardrohrdurchmessern ist das eine kostengünstige und einfache Lösung zur Partikelabscheidung“, so Müller. [...] – evt.cbi.uni-erlangen.de

 


Dorothee Meier

Der komplette Artikel ist in der Ausgabe 5 / 2016 energie AUS PFLANZEN erschienen.




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