Stromgewinnung mit Klärgas. Das Stirling-Kraftwerk.


Stromgewinnung mit Klärgas. Das Stirling-Kraftwerk.

Artikel-Nr.: 978-3-937654-71-3

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Der Zweckverband Frohnbach erprobt seit dem Jahre 2010 in Niederfrohna (Sachsen) ein leistungsstarkes Stirling-Motor-Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Verstromung von Klärgas als Alternative zum Otto-Motor-BHKW. Einer aufwendigen Entfernung von Siloxanen aus dem Klärgas sowie regelmäßiger und besonderer Wartungsmaßnahmen bedarf es bei einer solchen Maschine nicht, denn die Verbrennung findet außerhalb des Motors statt. Das Aggregat hat weder Zündkerzen noch Ventile und kommt zudem ohne Schmiersystem aus. Es ist für mehr als 100.000 Betriebsstunden konstruiert. Einmaliger jährlicher Service (Inspektion) reicht aus. Im Vollast-Betrieb hat das Stirling-Motor-BHKW eine maximale elektrische Leistung von rund 35 kW bei einer thermischen Nutzleistung von rund 120 kW gezeigt. Der thermische Wirkungsgrad liegt sowohl im Teillastbereich als auch unter Vollast bei nahezu gleichbleibend etwa 70 Prozent. Es sind elektrische Wirkungsgrade von deutlich über 20 Prozent und Gesamtwirkungsgrade von rund 90 Prozent erreichbar. Der maximale Durchsatz an Klärgas beträgt etwa 27 m3N/h. Bislang läuft das Stirling-Aggregat problemlos. Die im Stirling-Motor-BHKW verwirklichte kontinuierliche äußere Verbrennung mit interner Luftvorwärmung läßt sich mittels Lambdasonde gut regeln und führt zu sehr geringen Abgasemissionen. Somit liegt der Einsatz des Stirling-BHKW auch für die Verstromung diesbezüglich wesentlich problematischerer und in der Zusammensetzung weitaus stärker schwankender Brennstoffe, wie Synthese-, Fackel- bzw. Deponie- sowie Schwachgase nahe.

Since 2010 the public sewage disposal organiza-tion »Zweckverband Frohnbach« is testing a high-performance Stirling-engined combined heat and power unit (CHP) in operation with problematic digester gas produced at wastewater treatment plant in Niederfrohna (Saxony). Because the principle of external burning it should be an alternative to Otto-engined CHP. Otto motors require expensive removal of siloxanes from the gas and a lot of maintenance. Whereas Stirling engines don’t have ignition plugs and valves. In addition to this the tested motor is working without lubrication system. It was constructed for more than 100.000 operation hours. One service inspection a year is enough.
In full speed operation the stirling CHP is producing a maximal electrical power of about 38 kW and a thermal power of around 120 kW. The thermal efficiency of about 70 percent is nearly steady all over the range of operation. There are electrical efficiencies of nearly 30 percent and total efficiencies of more than 90 percent reachable. Maximum feed of digestion gas is 27 m3N/h.
Till now the stirling CHP was running without any problems. The burning process with preheating of air is good controllable by lambda oxygen sensor and very low emissions are given away by exhaust gas. It would provide such a stirling CHP as an obvious solution to make electricity also from more difficult gaseous fuels with fluctuating compounds and very low concentrations of burning parts, for example flare gas and gas from landfills getting older and having increasing off-peak periods.

La station d‘épuration public »Zweckverband Frohn-bach« à Niederfrohna (Saxe) teste depuis 2010 un moteur-Stirling très puissant pour gagner de l‘énergie du gaz-fécale comme alternative d‘un moteur-Otto. L‘avantage c‘est qu‘on a pas besoin d‘un nettoyage difficile des siloxanes ou autres travaux particulier avec cette machine, parce que la gaz brûle hors d‘elle. Le moteur n‘a pas de ventiles et marche sans lubrification. Il est construit pour plus de 100.000 heures de travail. Une inspection par an suffis.
Tout utilisé le Stirling a une performance-électrique environ de 38 kW et performance-thermique de 120 kW. L‘efficacité thermique est presque constante à 70 pour cent même avec performance pleine. On peut réaliser une efficacité électrique environ de 30 pour cent. L‘efficacité générale est à plus de 90 pour cent. L’écoulement maximale du gaz-fécale est 27 m3N par heure.
Jusqu‘ à ce moment le moteur marche sans problèmes. Parce que la flamme constante hors le moteur se laisse bon régler on peut utiliser le moteur aussi pour brûler des gazes problématique et pas constante par exemple ces d‘une décharge. Les émissions sont peu.

 

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