Steigerung der Gesamteffizienz von Biogasanlagen durch thermische Optimierung:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Rostock
2017
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe Umweltingenieurwesen
Band 73 |
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| Beschreibung: | Zusammenfassung in deutscher und englischer Sprache |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Ifthafteverzefehnis
1 Einleitung 1
1 1 Problemstellung 1
1 2 Zielsetzung der Arbeit 3
2 Grundlagen 5
2 1 Energiebilanzierung von Biogasanlagen 5
2 2 Thermodynamische Grundlagen für den Wärmebedarf 8
2 3 Prozesswärme für die Gasproduktion 10
231 Bilanzierung der Gärbehälter 11
232 Wärmeverluste 14
232 10berflächenverluste 14
232 2Wärmeverluste über Substrataustritte 1
232 3Verlust über den Biogasmassenstrom 1
233 Erforderliche externe Wärmeeinbringung 2
2331 Reaktionswärme als Prozesswärme 2
233 2Rührwerkswärme und Rührwerksdissipation 2
233 3Solare Strahlungswärmezufuhr 2
2 4 Effekte durch die Prozesstemperaturabweichung 2
241 Überhitzung von Gärbehältern 2
242 Unterkühlung von Gärbehältern 2
2 5 Betriebsnotwendige Wärme 2
2 6 Sonderfälle von Prozesswärmen 3
261 Hygienisierung
262 Drucksterilisation 3
263 Gärrestaufbereitung
2 7 Energiebilanz des BHKW
271 Steuerungsmodus für Biogas BHKWs
272 Wirkungsgrad und Stromkennzahl
2 7 3Temperaturbereiche und Ströme der BHKW-Abwärmen 3
273 lAbgas 3
273 2Kühlwasser
273 3Gemischkühlung
273 4Freie Konvektion und Strahlung
Inhaltsverze
273 5Restverluste 42
I274 Der thermische Nachlauf des BHKWs 43
Material und Methoden 44
3 1 Darstellung der beteiligte Biogasanlagen 45
3 2 Zuordnung der Anlagen für die Datenerfassung 46
3 3 Eingesetzte Messtechnik und Verfahren 47
I?
3 4 Beschreibung der Messwerterfassung 48
341 Temperaturen und Massenströme im Biogasprozess 48
342 Volumenströme und Temperaturen der BHKWs 50
Ir-
3 5 Kosten und Nutzen Ermittlung 52
4 Ergebnisse 54
4 1 Auswertung der Substrattemperaturkurven 54
4 2 Auswertung der Gas- und Traglufttemperaturen 58
421 Standortvergleich der Anlagen 61
422 Betrachtung einzelner Abhängigkeiten 61
4 3 Ermittlung des Wärmeeintrages durch Heizung 63
4 4 Ermittlung des Wärmeeintrages durch die Rührwerke 66
4 5 Thermische Prozessnutzbarkeit des BHKWs 68
4 6 Zusammenstellung der Datenerfassung und Bestimmung des BHKW-
Wärmeprozessanteils 69
4 7 Thermische Optimierungsmöglichkeiten 74
471 Biogasprozessbedingte Wärmeoptimierung 74
472 Vorwärmen flüssiger Substrate überWärmerückgewinnung 75
473 Anforderungen an die Wärmetauschereinheit und Variation 76
474 Dämmung der Anlagenteile 78
4741 Zusätzliche Dämmung der Eintragsschnecken 78
474 2Bedachung und Dämmung der Feststoffdosierer 80
474 3Zusätzlicher Dämmungsaufwand der Anlagentechnik 83
4 8 Steigerung der thermischen BHKW-Nutzung 85
481 Erhöhung der Abgaswärmenutzung 85
482 Verminderung der Notkühlerverluste 87
483 Thermische Einbindung der Gemischkühlung 88
484 Nutzungsmöglichkeiten der Motorstrahlungswärme 91
Inhaltsverzeichnis
485 Einfluss der Einzelwärmen aitf ’ „ en Wirkungsgrad und die
Stromkennzahl »^* ** • 94
4 9 Gegenüberstellung der Kosten- und Nutzenpositionen 96
491 Erweiterung und Erhöhung der Dämmung 98
492 Nutzung der Strahlungs- Konvektionswärme 100
4 9 3Gemischwärmenutzung im Biogasprozess 102
494 Steigerung der thermischen BHKW-Nutzung 103
5 Diskussion 107
5 1 Thermischer Eigenwärmeverbrauch 107
511 Substraterwärmung auf Fermentationstemperatur 108
512 Gas-, Traglufttemperaturen und Wärmeinhalte 109
513 Steigerung des Dämmgrades der Biogasanlage 110
514 Nutzung der Gärrestwärme 111
5 2 BHKW-Abwärme 112
521 Ungenutzte Abgaswärme 113
522 Gemischkühlwärme der zweiten Stufe 113
523 Konvektion und Strahlungswärme 114
5 3 Ausblick 116
6 Schlussfolgerungen und Forschungsbedarf 118
7 Zusammenfassung 121
8 Summary 124
I Literaturverzeichnis 127
II Abbildungsverzeichnis 137
III Tabellenverzeichnis 140
IV Abkürzungsverzeichnis 142
V Anhang I
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