Identifikation von Einsatzmöglichkeiten und Potentialen der Zündstrahltechnologie zur Verbesserung der Anlageneffizienz und Wirtschaftlichkeit von BHKW-Anlagen mit experimenteller Überprüfung der Vorteile an einer Pilotanlage unter realen Bedingungen im P

Nach dem Stand der Technik bei erdgasbetriebenen Blockheizkraftwerken werden vorwiegend Gas-Otto-Motoren als Antriebsaggregate eingesetzt. Damit werden üblicherweise elektrische Wirkungsgrade von kleiner 40 Prozent erreicht. Als Alternative wurden v.a. im Biogasbereich Zündstrahlmotoren entwickelt, die nach dem Dieselprinzip arbeiten und elektrische Wirkungsgrade von größer 40 Prozent erreichen. Insbesondere bei Anwendungen bei denen der Stromerzeugung ein hoher Wert beigemessen wird (z.B. wenn eine hohe Einspeisevergütung erzielt werden kann) können mit Zündstrahlmotoren wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.

Bei Zündstrahlmotren wird das Gas-Luft-Gemisch nicht wie bei Gas-Otto-Motoren mittels einer Zündkerze gezündet, sondern durch die Einspritzung einer geringen Menge Flüssigkraftstoff (energetischer Anteil etwa 5 Prozent -10 Prozent ) entflammt. Deswegen ist für den Betrieb stets neben dem Hauptbrennstoff Gas (z. B. Erdgas, Biomethan) stets ein flüssiger Zündkraftstoff (z. B. Heizöl, Biodiesel, Pflanzenöl) erforderlich. In der Regel können Zündstrahlmotoren bei Bedarf auch mit 100 Prozent Flüssigkraftstoff betrieben werden, sodass eine Notversrogung bei Abschaltung der Gasversorgung (Gasabschaltveträge) sichergestellt werden kann.

Ziel des Projektes ist es, die erwarteten Vorteile der Zündstrahltechnologie unter realen Bedingungen an einer Pilotanlage experimentell zu überprüfen und die Praxistauglichkeit unter ralen Betriebsbedingungen nachzuweisen. Darübger hinaus soll ggf. erforderlicher weiterer Forschungs- und Entwicklungsbedarf identifiziert werden.

Das Vorhaben gliedert sich in zwei Phasen. Im ersten Schritt (ersten 5 bis 6 Monate) werden die möglichen Einsatzfelder der Zündstrahltechnologie und die damit verbundenen Effizienzvorteile im Bereich der Gebäudetechnik im Rahmen einer Potentialstudie evaluiert. Das Energie- und Kosteneinsparpotential wird bundesweit ausgehend von den typischen Einsatzfeldern und den bestehenden Anlagen an Gas- und Flüssigkraftstoff- BHKW abgeschätzt.

Entsprechend der Ergebnisse aus der Potentialstudie und nach Auswahl eines geeigneten realen Referenzobjektes ist in der zweiten Phase der Umbau einer Pilotanlage zur Demonstration der Energieeffizienz- und Wirtschafltichkeit vorgesehen. Anschließend sollen alle Daten für eine wissenschaftliche Analyse über einen Zeitraum von 12 Monaten gemessen werden (z. B. Temperaturen, Drücke, Stoffströmen, Energieumsätze, etc.). Anhand der Messreihen erfolgt eine Auswertung mittels Kennzahlen, wie z. B. dem Wirkungsgrad, dem Nutzungsgrade, der Primärenergieeffizienz und dem CO2- Ausstoß. Außerdem wird das Verschleißverhalten des Motors und die Schmierölalterung beurteilt.

Zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird basierend auf den Ergebnissen aus der Praxiserprobung eine Vollkostenrechnung nach der Annuitätenmethode gemäß VDI 2067 mit Sensitivitätsanalyse unter Berücksichtigung von Kapital-, Verbrauchs-, Betriebs- und sonstigen Kosten sowie Einnahmen aus der Stromnutzung durchgeführt.