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Ausgabe 04/2004 |
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Ausgabe 04/2004
Biomasse
Strom im Kleinen
Biomasse gehört zu den Hoffnungsträgern für umweltfreundliche
Energieversorgung. Doch während in Großanlagen aus Biomasse
Strom und Wärme gewonnen wird, erzeugt man in Kleinanlagen fast ausschließlich
Wärme. Stromerzeugung wäre hier nicht wirtschaftlich. Andererseits
ist Strom aber die bei weitem wertvollere Energieform. Und kleine Anlagen
kämen einer dezentralen Energiegewinnung entgegen, die wegen der
hohen Transportkosten für Biomasse am günstigsten ist.
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Kleindampfturbine
(Foto: TU Dresden) |
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Für dieses Dilemma könnte die Technische Universität Dresden
mit ihren Projektpartnern Kühnle, Kopp & Kausch, RWE Solutions
Piller und Stadtwerke Dresden eine Lösung gefunden haben. Wissenschaftler
des Instituts für Energietechnik und des Elektrotechnischen Institutes
haben eine spezielle Dampfturbine für kleine Anlagen entwickelt.
Ohne das sonst übliche mechanische Getriebe ist sie direkt an einen
elektrischen Generator gekoppelt. Anders konventionelle Anlagen: Hier
treibt Wasserdampf – der durch Verbrennen der Biomasse aus Wasser
erzeugt wurde – eine Turbine an. Diese wiederum setzt über ein
Getriebe einen Generator in Bewegung, der Strom erzeugt. Das Getriebe
übersetzt die hohe Drehzahl der Turbine – bei einer Leistung
von 500 Kilowatt wären dies 20.000 Umdrehungen pro Minute –
auf die niedrige Drehzahl des Generators – 1500 Umdrehungen pro Minute
für die gewünschte Wechselstromfrequenz von 50 Hertz.
Da die günstigste Drehzahl einer Turbine um so höher liegt,
je kleiner deren Leistung ist, sind für geringe Leistungen sehr große
Getriebe nötig, deutlich umfangreicher als die Turbine selbst. Auch
ein Generator ist um so größer, je langsamer er laufen soll.
Alles in Allem ist mit der kleinen Leistung also ein hoher Material- und
Raumbedarf verbunden, der die Anlagen unwirtschaftlich macht. „Solche
Anlagen müssen deshalb ganz anders gebaut werden“ erklärt
Dipl.-Ing. Jens Hampel vom Institut für Energietechnik der Technischen
Universität Dresden: „In unserer Anlage ist die Turbine ohne
Getriebe direkt mit dem Generator gekoppelt, beide drehen sich mit 16.000
bis 20.000 Umdrehungen pro Minute. Der erzeugte Strom von 533 bis 666
Hertz wird dann durch einen elektronischen Umrichter auf die gewünschten
50 Hertz gebracht.“ Ergebnis ist eine kleine und kompakte Anlage,
deren Kosten entsprechend niedriger liegen. Da zudem ihre Drehzahl variabel
ist, steigt auch der Wirkungsgrad im Teillastbetrieb um bis zu zwei Prozent.
Ende Oktober begann in einem Heizwerk der Dresdener Stadtwerke die Testphase
des 400 Kilowatt-Prototyps, in der seine Alltagstauglichkeit geprüft
wird. Die beteiligten industriellen Projektpartner widmen sich inzwischen
bereits dem nächsten Schritt, dem Entwurf eines vermarktungsfähigen
Produkts. Neben der Verstromung von Biomasse könnte die Technologie
auch für die Abgasnutzung aus großen Dieselmotoren und Gasentspannungsturbinen
genutzt werden.
imi
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