KATII

Neben der Projektkoordination stehen am DBFZ Prüfstandsmessungen und experimentelle Untersuchungen hinsichtlich der möglichen (sinnvollen) Kombinationen von Elektrostatik und Katalyse im Mittelpunkt. Einen Schwerpunkt stellt dabei die Auswahl und Adaption von Katalysatoren hinsichtlich verschiedener Einfluss- und Minderungsmöglichkeiten dar. Mithilfe dieser Erkenntnisse sollen in enger Absprache mit den beiden Herstellern der Feuerungen Konzepte zur Integration der Kombination in die beiden Feuerungsstätten erstellt werden. Weiterhin wird ein optimiertes Regelungskonzept mit verbesserter Luftstufung für den Multifuelkessel der Firma A.P. Bioenergietechnik zur primärseitigen Verbrennungsoptimierung am DBFZ erarbeitet. Die Auswertung der Messdaten hinsichtlich der Optimierung der Regelungsalgorithmen der Prototypen und die Erarbeitung von Optimierungskonzepten für die Regelung der selbigen unter Praxisbedingungen sind eine weitere spezielle Fragestellung, mit der sich das DBFZ beschäftigt. Arbeitspaket 1: Theoretische und experimentelle Entwicklung Ziel dieses Arbeitspaketes ist die Adaption entsprechender Katalysatoren und die Weiterentwicklung einer elektrostatischen Abscheidung entsprechend den Anforderungen in den beiden Kleinfeuerungsanlagen (ERF und MFK), die Bestimmung der optimalen Kombination von Elektrostatik und Katalyse (d.h. deren räumliche bzw. geometrische Anordnung) in den beiden Anlagen, sowie die Erstellung eines optimierten Regelungskonzeptes. Arbeitspaket 2: Optimierung und Anpassung Mithilfe von Prüfstandsuntersuchungen der umgebauten/modifizierten Feuerungen sollen die einzelnen Module (Katalysator, Elektrostatik) entsprechend den Bedingungen in der jeweiligen Feuerung optimiert werden. Arbeitspaket 3: Demonstrationsuntersuchungen Im Rahmen dieses Arbeitspaketes sollen erste Entwicklungsanlagen für beide Feuerungstypen zur Verfügung stehen, deren Praxistauglichkeit in Demonstrationsuntersuchungen Phase I in der Heizperiode 2011/12 bewertet bzw. nachgewiesen werden soll. Durch die daraus gewonnenen Erkenntnisse soll weiteres Optimierungspotential aufgezeigt werden, welches als Grundlage für den späteren Bau der Prototypen dient. Arbeitspaket 4: Bau von Prototypen Das Ziel dieses Arbeitspaketes ist der Bau von Prototypen und der Nachweis ihrer Praxistauglichkeit. In die Konzipierung (Verfahrenstechnische Auslegung und Konstruktion) dieser Prototypen sollen die aus den Feldtests gewonnenen Ergebnisse aus der Demonstrationsphase I einfließen.

Die im Verbundvorhaben geplanten Arbeiten umfassen die Durchführung von Technikumsuntersuchungen an speziellen Kesseln, die für die Integration von elektrostatischen und katalytischen Emissionsminderungstechnologien geeignet sind. Zudem sollen an Praxisanlagen die Wirksamkeit der Maßnahmen demonstriert werden. Das Ziel des Teilprojektes ist der Bau eines Kessel-Prototyps mit integrierter elektrostatischer Staubabscheidung und im Wärmeübertrager integriertem Katalysator. Dazu sind in enger Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern die Neuentwicklung, Konstruktion sowie Bau der Kessel-Versuchsanlagen durchzuführen sowie Demonstrationsuntersuchungen vorzunehmen.

Für die beabsichtigte signifikante Erhöhung der Nutzung erneuerbarer Energieträger spielt Holzenergie eine überragende Rolle. Den weitaus größten Anteil an der Holzenergienutzung haben Kleinfeuerungsanlagen in Wohnhäusern. Diese Art der energetischen Biomassenutzung liefert heute den größten Anteil an der erneuerbaren Endenergie. Um einen nachhaltigen weiteren Ausbau dieser Nutzungsart zu ermöglichen, soll das Projekt technische Mittel für besonders schadstoffarme Verbrennung in solchen Kleinfeuerungen schaffen. In Prototypen schadstoffarmer und effizienter Einzelraumfeuerstätten wird die Praxistauglichkeit nachgewiesen. Das bestehende Wissen der Projektpartner wird zu diesem Zwecke zusammengeführt, Maßnahmen zur Optimierung der Verbrennung, Emissionsminderung und Effizienzsteigerung werden abgeleitet. Spartherm berät oder wirkt mit bei der Auslegung der geregelten Verbrennungsluftzufuhr (ISIS), des Elektroabscheiders (BTU), des Katalysators (DBFZ). Spartherm stellt die Feuerstätten dafür her, führt Messungen auf eigenen Prüfständen aus sowie Optimierungen durch. Spartherm organisiert und führt Demonstrationsmessungen und Feldversuche durch. Für die Feldversuche werden praxisnahe Prototypen hergestellt, in denen die zuvor entwickelten Komponenten integriert sind. Anhand dieser Prototypen wird beurteilt, ob ein marktgerechtes Kostenniveau und eine hohe Benutzerfreundlichkeit und Akzeptanz erreicht werden können. Spartherm wirkt mit an der Erstellung des Abschlussberichtes.

Integration der Elektrostatik in die Biomassefeuerungen

Das Institut für Sensorik und Informationssysteme (ISIS) entwickelt eine Feuerungsprozessregelung für die Einzelraumfeuerstätte (ERF). Die kontinuierliche Regelung der Verbrennungsluftströme in Abhängigkeit der Verbrennungstemperatur, der Restsauerstoffkonzentration (ROC) im Abgas und des Gehaltes an unverbrannten Komponenten (CO und verschiedene (polyzyklische) Kohlenwasserstoffkomponenten) im Abgas (CO/HC) ist von grundlegender Bedeutung, um den Verbrennungsprozess in allen Phasen der Verbrennung (Zünd-, Hochtemperatur- und Ausbrandphase) nahe am Optimum zu führen und auf diese Weise die gasförmigen und partikulären Emissionen zu senken. Hierzu sind geeignete Sensoren für Temperatur, ROC und CO/HC einzuführen, die als Eingangsgrößen für die zu entwickelnden Regelungsalgorithmen dienen sollen.