Bereich Industrielle Gemeinschaftsforschung

Projektliste mit Publikationen

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Entwicklung eines abgasbeheizten Reformers und Untersuchung des Motorverhaltens beim Einsatz der thermochemischen Rekuperation (TCR)

AiF-FV Nummer: 442

Laufzeit:

01.07.2012 - 30.06.2014

Forschungsstellen:

  • Zentrum für Brennstoffzellen gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    www.zbt-duisburg.de/

  • Universität Duisburg-Essen Fakultät Ingenieurwissenschaften Institut für Verbrennung und Gasdynamik Verbrennung und Gasdynamik
    Lotharstr. 1, 47048 Duisburg
    www.vug.uni-duisburg.de

Zusammenfassung:

Bei einem gasmotorischen BHKW kann der elektrische Wirkungsgrad erheblich gesteigert werden, indem die Enthalpie der Verbrennungsgase hinter dem BHKW durch eine nachgeschaltete Reformerstufe zur Erzeugung eines Synthesegases genutzt, also rekuperiert wird, bei dem der Heizwert signifikant höher ist, als bei dem ursprünglichen Edukt Erdgas. Das Reformatgas wird dann als Brenngas dem Verbrennungsmotor anstelle des Erdgases zugeführt. Auf diese Weise wird ein Teil der Motorabwärme zur Heizwerterhöhung des Brenngases eingesetzt. Der elektrische Wirkungsgrad des BHKW steigt, der thermische Wirkungsgrad bei der Nutzung der Abwärme sinkt, somit steigt auch die Strom-Wärmekennziffer deutlich. Ein BHKW, welches diese thermodynamisch günstige Prozessführung nutzt, ist derzeit kommerziell nicht verfügbar. Auch ein Reformer, der die Abgaswärme eines BHKW konvektiv zur Reformierung von Erdgas nutzen kann, ist nicht kommerziell erhältlich. Systeme mit einer hohen Strom-Wärmekennziffer versprechen daher höhere Betriebsstundenzahlen, sie können noch betrieben werden, wenn konventionelle BHKW wegen des Fehlens einer geeigneten Wärmesenke bereits abgeschaltet werden müssen. Wesentliches Ziel des beantragten Vorhabens ist zunächst die Entwicklung eines durch Motorabgase konvektiv beheizten Reformerreaktors zur Synthesegaserzeugung, der bei den relativ niedrigen Abgastemperaturen bereits möglichst hohe Umsatzgrade und damit einen hohen Heizwert des Synthesegases ermöglicht. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung des Einflusses des Synthesegasbetriebs auf die Verbrennungsreaktion bzw. das Motorverhalten. Hier soll ein eindimensionales Motormodell erstellt werden, mit dem Massen und Energieströme, damit also der Wirkungsgrad, für jede Mischung aus Erdgas und Reformatgas abgeschätzt werden kann. Dieses Modell wird durch geeignete Messungen im Vorhaben validiert.

Förderhinweis:

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wurde 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.

Abschlussbericht:

Abschlussbericht zum Download