Bereich Thermo-chemische Konversion

Der Bereich Thermo-chemische Konversion bearbeitet ausgewählte Fragen der thermo-chemischen Umwandlung biogener Festbrennstoffe zur effizienten und bedarfsgerechten Bereitstellung von Strom und/ oder Wärme/ Kälte. Dabei werden alle wissenschaftlichen und technischen Aspekte von der Bereitstellung und Modifikation der Festbrennstoffe über die Konversionsanlage und deren Regelung bis hin zur Rauchgasreinigung und Systemeinbindung mit einbezogen.

Dies erfolgt sowohl theoretisch im Monitoring und der Grundlagenbetrachtung wie auch praktisch in der Entwicklung und Optimierung. Um den Anteil der erneuerbaren Energiegewinnung in Deutschland – wie politisch im Rahmen der Klimaschutzinitiative gefordert – weiter auszubauen, muss die Effizienz der energetischen Nutzung von fester Biomasse weiterhin deutlich zunehmen. Gleichzeitig muss die Reduktion der Umweltbelastung – insbesondere durch Feinstaub, Flüchtige Organische Verbindungen (VOC) und Stickstoffoxide (NOx) erfolgen. Vor diesem Hintergrund wird im Bereich u. a. untersucht, wie die verfügbare Ressourcenbasis zur Bereitstellung biogener Festbrennstoffe beispielsweise auch durch Mischungen erweitert werden kann.

Zusätzlich werden die bestehenden Verbrennungssysteme weiter optimiert und neue Geräte sowie Regelungen und Emissionsminderungseinrichtungen mit einem Schwerpunkt auf katalytische Prozesse entwickelt. Darüber hinaus wird eine verbesserte Integration von Solaranlagen über innovative Regelsysteme und die Entwicklung und Optimierung von Kraft-Wärme-Kopplungs-Systemen in allen Leistungsbereichen sowie die Entwicklung effizienter Systeme zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen aus der Verstromung von Biomasse vorangetrieben.

Im Bereich sind die Forschungsschwerpunkte „Intelligente Biomasseheiztechnologien“ sowie „Katalytische Emissionsminderung“ angesiedelt. Diese behandeln ausgewählte Themen der thermo-chemischen Konversion von Biomasse und arbeiten bereichsübergreifend.

Die Arbeitsgruppen des Bereiches

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit allen Fragen rund um die Charakterisierung, Herstellung-, und Modifikation biogener Festbrennstoffe. 

Fokusthemen der Arbeitsgruppe:

  • Aufbereitung (inkl. Torrefizierung) und Pelletierung von Biomasse sowie Prozessoptimierung
  • Beeinflussung von Brennstoffeigenschaften durch Konditionierung
  • Untersuchungen zu Wirkmechanismen zwischen Brennstoffeigenschaften und Feinstaub- und Emissionsbildung bei der Verbrennung von biogenen Festbrennstoffen in Feuerungsanlagen kleiner 1 MW thermischer Leistung
  • Erforschung und Entwicklung neuer alternativer (Misch-)Brennstoffe aus Biomasse
  • Erstellung einer Brennstoffdatenbank inkl. verbrennungsrelevanter Eigenschaften

Ansprechpartner:
Thomas Zeng (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-542
E-Mail

Die Arbeitsgruppe Kleinanlagentechnik hat das Ziel thermo-chemische Konversionsanlagen sowie die ggf. notwendigen sekundären Abgasreinigungssysteme weiterzuentwickeln und zu optimieren, so dass zukünftig nahezu emissionsfreie Anlagen für alle als relevant einzuschätzenden biogenen Festbrennstoffe am Markt angeboten werden können.

Fokusthemen der Arbeitsgruppe:

  • Optimierung und Entwicklung von Einzelraumfeuerstätten
  • Entwicklung und Optimierung von flexibel betreibbaren hocheffizienten und emissionsfreien automatischen Biomasse-Festbrennstofffeuerung im Leistungsbereich von 2 bis 400 kW
  • Entwicklung und Optimierung von katalytischen Emissionsminderungsverfahren
  • Entwicklung, Optimierung und Integration von kombinierten Staubabscheidern
  • Entwicklung, Optimierung und Integration von Einzelkomponenten zur thermochemischen Konversion in Kleinanlagen
  • anwendungsorientierte Nutzung der numerischen Strömungssimulation (CFD)

Ansprechpartner:
Dr. Ingo Hartmann (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-541
E-Mail

Neben den thermo-chemischen Grundlagen zur Umsetzung biogener Festbrennstoffe und der ablaufenden Schadstoffbildungsmechanismen werden alle Bereiche der gekoppelten Wärme- und Strombereitstellung sowohl in der Entwicklung von Anlagen als auch der technischen Konzeptbewertung und -erstellung betrachtet. Dabei ist auch die Integration in die vorhandenen Energieversorgungsstrukturen mit optimierten Regelungssystemen ein wesentlicher Bestandteil der Arbeiten.

Fokusthemen der Arbeitsgruppe:

Integrierende Konzepte – Regelstrategien

  • Entwicklung und Optimierung von Systemreglern für Gebäudeheiz(kraft)systeme auf Biomassebasis inklusive Speicher und Integration anderer erneuerbarer Energien
  • Entwicklung von Reglern und Regelkonzepten für die bedarfsgerechte Einbindung von Biomasse-KWK-Anlagen in das Netzsystem (inklusive Regelenergie)
  • Übergeordnete Konzepte und Erstellung von Lastenheften für Einzelanlagen zur bedarfsgerechten Energiebereitstellung

Entwicklung flexibler (Mikro-)KWK-Technologien

  • Entwicklung von Mikro-KWK(K)-Anlagen mit 0,2 – 20 kWel für biogene Festbrennstoffe
  • Konzepterarbeitung und Entwicklungen für die nächste Generation der Biomasseheizkraftwerke (z. B. IGCC)

Ansprechpartner:
Daniel Büchner (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-543
E-Mail

 

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