H2Vario – Multi-Fuel-Brenngaserzeuger

Entwicklung eines Brenngaserzeugers aus einer Matrix flüssiger biogener Brennstoffe für gasmotorische BHKW

Kurzbeschreibung

Die Forderung nach einem sparsamen Umgang mit endlichen Ressourcen sowie das Ziel einer möglichst kohlendioxidneutralen Energiewandlungskette führen zu der Notwendigkeit, steigende Anteile nachwachsender biogener Brennstoffe für die Umwandlung in Strom und Wärme einzusetzen. Insbesondere flüssige Biobrennstoffe sind durch ihre hohe Energiedichte geeignet, das Angebot an Brennstoffen zu erweitern.

Beim Einsatz flüssiger biogener Brennstoffe ergeben sich technische Herausforderungen:

• Variierende physikalische und chemische Eigenschaften:
  Bereits kleine Mengen biogener Anteile führen zu deutlichen Veränderungen des flüssigen Brennstoffs, insbesondere hinsichtlich des Lagerverhaltens sowie der physikalischen Eigenschaften wie Viskosität und Verdunstungsverhalten.
• Unzureichende und schwankende Verfügbarkeit:
  Das Angebot an flüssigen biogenen Brennstoffen ist vielfältig, aber die Mengen sind im Vergleich zu konventionellen Brennstoffen gering. Die flexible Nutzung von temporär am Markt verfügbaren Kontingenten flüssiger biogener Brennstoffe in Reinform oder als Blends wäre aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert. Derzeit können diese aber nicht direkt in den am Markt verfügbaren Stromerzeugern oder anderen Technologien verwendet werden.

Es bedarf hierfür eines Brenngaserzeugers, der aus flüssigen biogenen Brennstoffen ein Brenngas erzeugt, dessen Variation in der Zusammensetzung nur einen geringen Einfluss auf die motorische Verbrennung hat. Die Reformierung setzt Kohlenwasserstoffe in die Hauptbestandteile Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser um. Damit hebt sie die Diversität in der Zusammensetzung für die nachfolgende Anlagentechnik insoweit auf, dass aufwändige motortechnische Anpassungen nicht mehr notwendig sind.

Ziele des Projekts

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines kompakten integrierten Brenngaserzeugers zur Herstellung von Brenngas aus flüssigen biogenen und fossilen Brennstoffen sowie deren Mischungen. Mit dem Brenngaserzeuger soll die große noch unerschlossene Bandbreite der biogenen Kraftstoffe insbesondere für gasmotorische BHKW aber auch für andere Anwendungen basierend auf Synthesegas erschlossen werden. Der Einsatz der neuen Technologie ermöglicht die Nutzung verschiedener Brennstoffqualitäten in ein und derselben Anlage, ohne dass deren Systemtechnik angepasst werden muss.

Der Brenngaserzeuger besteht aus einem Vormischsystem und einem Reformer. Eine Besonderheit des hier zu entwickelnden Systems ist die Möglichkeit der Mischung verschiedener biogener flüssiger Brennstoffe, die in situ, also unmittelbar vor der Anwendung erfolgen soll. Zur Erzeugung und Bereitstellung des biogenen und möglicherweise konventionellen Brennstoffgemisches ist die Entwicklung eines Mikromischsystems mit Zerstäubungseinheit erforderlich. Es soll außerdem für die anteilige Beimischung von Wasser in das flüssige Brennstoffgemisch geeignet sein.

Arbeitsaufgaben OWI

• Erstellung einer Datenbasis zum Aufbau einer Brennstoffmatrix
• Simulation des Brenngaserzeugers und seiner Umgebung in einem Systemmodell
• Entwicklung des Reformers für biogene flüssige Brennstoffe
• Entwicklung einer Steuerung für den Brenngaserzeuger
• Planung und Aufbau des Prüfstands
• Inbetriebnahme Teststand und Reformer
• Untersuchung / Funktionsentwicklung Reformer
• Untersuchungen Funktionsmuster

Durchführende Forschungsstelle

• Institut für Mikroverfahrenstechnik am Karlsruher Institut für Technologie
• OWI Oel-Waerme-Institut gGmbH, Herzogenrath
• Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH, Duisburg

Projektförderung

Das IGF-Vorhaben 19168 N der Forschungsvereinigung „Umwelttechnik“ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Projektlaufzeit

01/2017 bis 06/2019

Ansprechpartner

M.Sc. Benedikt Bender
Tel.: 02407/ 9518-172
E-Mail: B.Bender@owi-aachen.de