Thema

Die Regelung der Verbrennung in Biomasseheizkesseln erfolgt herkömmlicherweise über Verbrennungsluftklappen, wobei die zugeführten Mengen an Verbrennungsluft (Primär-, Sekundär und Tertiärluft) durch die Öffnungsweiten dieser Luftklappen eingestellt werden. Ein großes Problem bei der Regelung der Verbrennung auf Basis von Luftklappen besteht darin, dass eine große strömungstechnische Abhängigkeit zwischen den Öffnungen der Luftklappen besteht, wodurch über den gesamten Betrieb durch falsche Lufteinstellung hohe Konzentrationen an Schadstoffen entstehen können. Darüber hinaus gibt es bisher auf dem Markt kein Standardprodukt für die Regelung von Vergaserkesseln, wodurch für jeden Vergaserkessel eine spezielle Regelung entwickelt werden muss. Dadurch entstehen nicht nur hohe Entwicklungskosten für die Hersteller, sondern auch eine starke zeitliche Verzögerung bei der Einführung von neuen innovativen Verbrennungstechnologien für die thermische Verwertung von Biomasse

Ziel

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine neue Regelung (adaptiver Universalregler) für handbeschickte Vergaserkessel entwickelt und langzeiterprobt werden. Mit dem adaptiven Universalregler soll die Verbrennung in Vergaserkesseln unabhängig von der Konstruktion und den verbrennungstechnischen Eigenschaften von biogenen Brennstoffen geregelt werden, wobei die heutigen und zukünftigen Anforderungen an die Emissionen und Effizienz bei der Verbrennung von hoch- und minderqualitativen biogenen Brennstoffen erreicht werden sollen. Der adaptive Universalregler soll zukünftig für alle Heizkesselhersteller als Standardregelung auf dem Markt angeboten werden.

Maßnahmen

Fraunhofer IBP

Der adaptive Universalregler soll im Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP entwickelt und zur Prüfung der Übertragbarkeit in unterschiedliche Typen von Vergaserkesseln integriert und erprobt werden. Bei der Erprobung werden die Vergaserkessel sowohl mit Gebläse- als auch Luftklappensystemen bei der Verbrennung unterschiedlicher biogener Brennstoffe (z. B. Traubentrester, Gärrest usw.) erprobt.

HDG Bavaria

Die entwickelten Algorithmen des adaptiven Universalreglers werden durch die Firma HDG Bavaria GmbH auf einen Kompaktregler übertragen und in der Praxis über eine Heizperiode dauererprobt. Im Rahmen dieser Dauererprobung werden die Systemgrenzen und die Nachrüstbarkeit der Regelung ausführlich untersucht.

Schwerpunkte

Fraunhofer IBP

Entwicklung, Inbetriebnahme, Erprobung, Betriebsoptimierung, ökologische und ökonomische Bewertung

HDG Bavaria

Systemübertragung, Nachrüstbarkeit, Dauererprobung

Weitere Informationen

Im Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP wurde ein neues Regelkonzept entwickelt (adaptiver Universalregler), wobei die zugeführte Menge an Verbrennungsluft über Luftgebläse statt Luftklappen erfolgen kann. Dadurch lassen sich strömungstechnische Abhängigkeiten vermeiden und die Konzentrationen an Schadstoffen bei der Verbrennung deutlich mindern. Der adaptive Universalregler soll im Rahmen dieses Forschungsprojekts vollständig entwickelt werden. Die Universalität des geplanten Reglers ergibt sich daraus, dass die Regelung in Vergaserkesseln unabhängig von dem Abbrandprinzip (z. B. unterer oder seitlicher Abbrand) und dem verwendeten Brennstoff einsetzbar sein soll und die Regelung dadurch ein hohes Übertragbarkeitspotential aufweist.

Ein großer Vorteil des adaptiven Universalreglers ergibt sich außerdem dadurch, dass die Regelung der Verbrennung sowohl auf Basis eines Gebläses als auch wie herkömmlicherweise über Luftklappensysteme oder Kombinationen daraus erfolgen und dabei die Anforderungen an die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und DIN EN 303-5 eingehalten werden können. Dank der hohen Flexibilität soll sich der adaptive Universalregler zukünftig als Standardregelung auf dem Markt etablieren, wodurch die Heizkesselhersteller auf die hohen Kosten für die Neuentwicklung von Reglern für Vergaserkessel verzichten und die Heizkesseltechnologien zukünftig günstiger auf dem Markt angeboten werden können.