Entwicklung und Einsatz von rapsölbetriebenen Mini

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Entwicklung und Einsatz von
rapsölbetriebenen Mini-BHKW in
Wohngebäuden
Dietmar Weisenberger
Leiter Projektabteilung/Produktmanagement, SenerTec
GmbH Schweinfurt
Forum Klein-KWK Südhessen
am 21. Februar 2008 in Darmstadt
Agenda
•
Produktvoraussetzungen
• Die Erfahrung von SenerTec
• Die Dachs Systemtechnik
•
Feldtest
• Was ist für Rapsölbetrieb erforderlich?
• Ermittlung der erforderliche Rapsölqualität
• Untersuchung des Rapsölmarktes
•
Der Dachs RS
• Aufbau und technische Daten des Dachs RS
• Ökologie und Wirtschaftlichkeit
Entwicklung und Einsatz von rapsölbetriebenen Mini-BHKW in Wohngebäuden
Forum Klein-KWK am 21. Februar 2008 in Darmstadt
2
Brennstoffe und technische Daten
Brennstoff
Erdgas,
Flüssiggas
Elektrische
Leistung
5,5 kW
5,3 kW
5,0 kW
Thermische
Leistung
12,5 kW
10,5 kW
10,3 kW
10,3 kW
27%
30%
29 %
29%
22,8 kW
1,59 kg/h
1,79 l/h
1,9 l/h
ca. 1,9 l/h
Elektr.
Wirkungsgrad
Brennstoffverbrauch
1
0
5
.
0
Heizöl,
Biodiesel
.
k
tc
S
0
0
5
.
6
ck
t
0S
Rapsöl
.
10
ck
t
0S
.
3
Auch mit Brennwert
te
n
A
.
a
c
il
80%
Bei Einsatz von Fußbodenheizung……….
Brennstoff
Thermische
Leistung des
Kondensers
Erdgas,
Flüssigga
s
2,5 kW
Heizöl,
Biodiesel
1,5 kW
Rapsöl
1,5 kW
…………..bis zu 100%
Gesamtwirkungsgrad
Brennwerttechnik und Kraft-Wärme-Kopplung
in einem Gerät!
4
Dachs SE – Die kompakte Energiezentrale
SE30 Warmwassermodul
Modular erweiterbar
30%
.
a
c
• Basissystem aus Dachs Heiz-Kraft-Anlage,
Wärmespeicher und Warmwassermodul deckt
den normalen Energiebedarf eines
Einfamilienhauses
0%
6
.
ca
• Bei erhöhtem Bedarf modularer Ausbau und
Anpassung an Wärmebedarf möglich
10%
.
a
c
SEplus Zusatzheizung
MSR2: Komfortable Bedienung
• Intelligente und einfache Steuerung des Dachs SE
• Für die komplette Regelung der Heizzentrale inklusive
aller Komponenten ausgelegt
• Einfache Konfiguration über 4-stelligen Hydraulikcode
5
Hoher Energiebedarf? – Modultechnik!
Die Vorteile:
Betriebssicherheit durch Redundanz
Bedarfsgerechte Zuschaltung
Geringe Wartungskosten durch
Laufzeitoptimierung
Stromoptimierter Betrieb in Verbindung mit
Lastmanagement
Anbindung an Gebäude-Leittechnik
Fernüberwachung und Fernwartung
Anteil ca. 15%
6
Rapsölbetrieb mit Dachs
Grundvoraussetzungen für den erfolgreichen Betrieb eines
Verbrennungsmotors mit Rapsölkraftstoff
CU-freie Kraftstoffleitungen
sauberes Tanklager, kühl,
trocken und dunkel
keine Kraftstofflager-zeiten >
6 Monate
fachmännisch umgerüsteter
Verbrennungsmotor
t
s
e
t
d
l
geeignete Kraftstoffführung
Fe
einwandfreie Kraftstoffqualität bei Anlieferung
(Einstrang, Querschnitte)
7
Untersuchungen zum Dachs RS
•
Felduntersuchungen
•
•
•
•
•
•
zufällige Kraftstoffqualitäten
zufällige Betriebsprofile
langer Beobachtungszeitraum
große Beobachtungsintervalle
wenig Messtechnik
„Bandbreite der Ereignisse
im Realbetrieb kennen lernen,
beobachten, was passiert“
Laboruntersuchungen durch die HTWG Konstanz
•
•
•
•
•
definierte Kraftstoffqualitäten
definierte Betriebsprofile
kurzer Beobachtungszeitraum
kleine Beobachtungsintervalle
viel Messtechnik
„Durch wissenschaftliche
Untersuchungen und Modelle
die Beobachtungen
verstehen, abstrahieren und
prognostizieren“
8
Fachmännisch umgerüsteter Motor
•
•
Tests mit Rapsöl als Kraftstoff werden schon seit dem Jahre
200o bei SenerTec durchgeführt.
Seit Ende 2004 werden Feldtests mit 35 Dachs RS
durchgeführt (Feldtest 1 und Feldtest 2).
Konfiguration der Feldtestanlagen
•
•
•
•
•
Etwas reduzierte Leistung auf 5,0 kW
el.
Angepasste Feldtest-Software und
Hardware mit Möglichkeiten der
Fernauslesung
Geänderte Kraftstoffführung extern
und intern
Kraftstofffilter mit größerer
Filterfeinheit
Test verschiedener Einspritzdüsen
9
Rußfilter
P, Ca und Mg aus
dem Rapsöl findet
sich fast
vollständig im
Rußfilter.
Auch Geruchsstoffe werden im
Rußfilter zurück gehalten.
Auf den Rußfilter kann nicht verzichtet werden!!
10
Problemfelder bei Rapsölbetrieb
•
Felduntersuchungen:
•
•
•
•
•
Kraftstoffqualitäten (Proben im Feld ziehen)
Rußfilter
Einspritzdüse
Verlauf der Abgastemperatur
Laboruntersuchungen
•
•
•
•
•
Kraftstoffqualitäten und Versuchszyklen
Auslassventil
Kolben
Einspritzdüse
Verlauf der Abgastemperatur
11
Massenzunahme des Partikelfilters
Die Standzeit des Rußfilters ist
abhängig vom P, Ca und Mg-Gehalt
des Rapsöls. Max. 100 g Beladung
möglich.
Phosphorgehalt ca. 1,5 * V DIN 51605
V DIN 51605
V DIN 51605
V DIN 51605
V DIN 51605
V DIN 51605
Quelle: M.Klaissle, HTWG Konstanz
12
Einspritzdüse
Auswirkungen verschiedener Kraftstoffqualitäten.
Rapsöl-Vollraffinat mit sehr
geringem Phosphor-, Magnesiumund Kalziumgehalt
Kalt gepresstes Rapsöl mit Phosphor-,
Magnesium- und Kalziumgehalt
außerhalb der V DIN 51605
13
Auslassventile
14
Kolben
15
Rapsöl-Kraftstoff besser als V DIN 51605
Eigenschaften/ Inhaltsstoffe
Einheiten
Grenzwerte
nach V DIN 51605
Min.
SenerTec
Vorgaben/Bemerkungen
Max.
Visuelle Begutachtung
Frei von sichtbaren Verunreinigungen und
Sedimentationen sowie freiem Wasser.
Dichte bei 15°C
Kg/m³
900
Flammpunkt nach P.-M.
°C
220
vgl. Heizöl EL: 68
Heizwert
kJ/kg
36.000
vgl. Heizöl EL: 42.6
Kinematische Viskosität (40°C)
mm²/s
Zündwilligkeit (Cetanzahl)
930
vgl. Heizöl EL: 860
36
39
Koksrückstand
%/(m/m)
0,40
Jodzahl
g/100 g
Schwefelgehalt
mg/kg
10
Gesamtverschmutzung
mg/kg
24
Säurezahl
mg KOH/g
2,0
Oxidationsstabilität
H
Phosphorgehalt
mg/kg
12
<7
< positiv für Rußfilterstandzeit
Summengehalt an Calcium und Magnesium
mg/kg
20
< 12
< positiv für Rußfilterstandzeit
Aschegehalt (Oxidasche)
% (m/m)
0,01
Je kleiner, umso positiver für
Rußfilterstandzeit
Wassergehalt
% (m/m)
0,075
95
125
Je größer, desto besser die Lagerfähigkeit
6,0
16
Einwandfreie Kraftstoffqualität
Bandbreite der Kraftstoffqualität im Feld
35
15
Phosphorgehalt [mg/kg]
23
22
19
18
17
16
15
14
13
12
11
9
10
8
7
6
5
0
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
9
10
8
7
6
5
4
0
3
0
2
5
1
5
4
10
3
10
20
2
15
außerhalb
V DIN
51605
25
1
Anzahl Kraftstoffproben
20
0
25
30
21
außerhalb
V DIN
51605
30
20
.
.
35
Kalzium- und Magnesiumgehalt [mg/kg]
n = 99
35
30
15
10
Oxidationsstabilität [h]
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
0
3
0
2
5
1
5
2
2,
1
2,
2
2,
3
2,
4
2,
5
2,
6
2,
7
2,
8
2,
9
10
20
1
1,
1
1,
2
1,
3
1,
4
1,
5
1,
6
1,
7
1,
8
1,
9
15
außerhalb
V DIN
51605
25
0,
1
0,
2
0,
3
0,
4
0,
5
0,
6
0,
7
0,
8
0,
9
20
25
0
außerhalb
V DIN
51605
0
30
3
.
.
35
Säurezahl [mg KOH/g]
17
Untersuchung des Rapsölmarktes
Studie durch das TFZ Straubing:
• Auswertung des vorhandenen
Datenbestand der TFZ.
• Die bisherigen Analyseergebnisse
von 50 Ölmühlen wurden
ausgewertet.
• Ca. 20 Ölmühlen erfüllten die
VDIN 51605
• Ca. 10 Ölmühlen erfüllten die
SenerTec Rapsöl-Spezifikation
Quelle: TFZ Straubing
18
Erhebung bei Rapsöllieferanten
230 Rapsöllieferanten wurden angefragt:
Ergebnis: Ca. 50 Lieferanten können die von SenerTec geforderte
Qualität liefern und nachweisen.
19
Kraftstoffqualität auf die Abgastemperatur
475
Wartung:
Partikelfilter und
Einspritzdüse
getauscht
465
Abgastemperatur Motor [°C]
455
445
435
425
415
P = 11,4 mg/kg
Ca + Mg = 18,4 mg/kg
405
P = 1,2 mg/kg
Ca + Mg = < 0,5 mg/kg
neue Lieferung
Rapsölkraftstoff
395
385
375
0
500
1000
1500
2000
2500
Betriebsstunden seit Beobachtung
20
Technische Daten
Kraftstoffverbrauch:
Elektrische Leistung:
Thermische Leistung:
Nutzungsgrad:
Stromkennzahl:
Wartungsintervall:
ca. 1,9 l/h
5,0 kW
10,3 kW
ca. 89% (ohner Kondenser)
0,49
1.400 Bh
Material und
Filterfeinheit des
externen Kraftstofffilters
angepasst
Geänderte Kraftstoffführung extern und
intern
Dachs RS MSR2-Software
Inkl. Motorschutzsoftware
Kontrolle des internen
Kraftstoffdrucks
Einspritzsystem auf den
Betrieb mit Rapsölkraftstoff angepasst
Kraftstofffilter mit
größerer Filterfeinheit
Interner Entlüftungs- und
Probenentnahmehahn
21
Ausstattung
•
Dachs HKA RS 5.0
•
•
Dachs SE RS 5.0
•
•
•
Inkl. Pufferspeicher und Heizkreis
und Warmwasserregelung.
Für monovalenten und bivalenten
Betrieb.
Dachs SE RS 5.0 Brennwert
•
Kontrolle der ersten 50 installierten
Dachs RS durch unseren
Werkskundendienst.
Bivalenter Betrieb zusammen mit
einem vorhandenen Kessel
> 150 kW
Inkl. Brennwert-Kondenser,
Pufferspeicher, Heizkreis- und
Warmwasserregelung.
22
Beispiel: Sanierung mit Dachs RS
Baujahr
1972
Beheizte Wohnfläche
250 m²
Anzahl der Personen
2 WE x 3 Personen pro
WE
Heizkessel
Heizölkessel 20 kW
Bj. 1980
Durchschnittlicher
Heizölverbrauch pro Jahr
der letzten 3 Jahre
4.000 Liter/a
Durchschnittlicher
Stromverbrauch pro Jahr
der letzten 3 Jahre
7.000 kWh/a
Sanierung mit
SE RS Brennwert
Ca. 32.000 €
Dachs
Laufzeit Dachs RS
2.600 Bh/a
Rapsölverbrauch
4800 Liter/a
Typisches Dachs-Objekt,
ca. 60 % Anteil im Ein/Zweifamilienhausbereich
23
Ökologie des Dachs RS
•
Der Dachs RS spart mehr CO2 pro Jahr ein als zuvor
mit konventioneller Strom- und Wärmeerzeugung
erzeugt wurde.
Strombezug
4 Tonnen
Heizölkessel
10 Tonnen
Wärme Dachs RS
- 10 Tonnen
Stromeinspeisung Dachs RS
- 8 Tonnen
24
Energiekosteneinsparung
•
Der Dachs RS reduziert die Heizkosten
ca. 10% pro Jahr.
um
Betriebskosten Dachs RS
5.200 €
Betriebskosten
Heizöl-Heizung
3000 €
Stromeinspeisung Dachs RS
- 2.500 € (z.Z. 19 Cent/kWh)
Einsparung
300 €
Heizöl:
Rapsöl:
70 Cent/Liter
90 Cent/Liter
25
Quelle: Sonne, Wind 26
und Wärme
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
www.senertec.de
27

Entwicklung und Einsatz von rapsölbetriebenen Mini

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