bioFlex

Ab 2016 beginnen in Österreich die ersten Ökostromförderverträge für bestehende Biomasse-KWK’s auszulaufen. Das Wegfallen der stationären Einspeisevergütungen stellt die betroffenen Fernwärmenetz- bzw. Biomasse-KWK-Betreiber vor eine erhebliche wirtschaftliche Herausforderung. Andererseits eröffnen sich durch den zunehmenden Bedarf an Flexibilitätsoptionen in den E-Netzen auch Chancen für neue Versorgungs- bzw. Beteiligungskonzepte am liberalisierten Strommarkt (Regelenergie, Ökostrom- bzw. Strombörsen, virtueller Kraftwerksverbund),

Die Nutzung dieser Optionen erfordern wiederum neue Betriebsführungs- und Regelkonzepte, sowie verfahrenstechnische Weiterentwicklungen der Biomasse KWK’s, damit diese mit dynamischeren und veränderlichen Randbedingungen zurechtkommen. Die in derzeitigen Rostfeuerungen verbauten Verbrennungs-Regelkonzepte sowie einige bewährte verfahrenstechnische Ausführungsdetails sind i. d. Regel nicht darauf ausgelegt, schnelle Lastwechselzyklen (dynamische Betriebsführung) oder stationäre Teillast bei konstantem Brennstoffbett- bzw. Feuerlage ohne Emissions-Überschreitungen zu bewältigen

Projektbeschreibung

Im diesem Projekt wird eine Beteiligung von Biomasse-KWK’s in den liberalisierten Strommarkt bzw. Regelenergiemarkt untersucht. Das Ziel ist eine technologisch innovative und wirtschaftlich darstellbare Nutzung unter zukünftigen Rahmenbedingungen.

Bei der Einbindung ist zwischen der bedarfsorientierten Abgabe von Regelenergie und der angebotsorientierten Abnahme von Regelenergie zu unterscheiden. Die bedarfsorientierte Abgabe wird durch eine entsprechende stromgeführte Fahrweise der Turbine realisiert. Die angebotsorientierte Abnahme wird über ein ‚Power to Heat‘ – Konzept im Fernwärmenetz ermöglicht. Eine dynamische Anlagenfahrweise ist in beiden Fällen grundlegende Voraussetzung, um die stromorientierte Fahrweise verfahrenstechnisch umzusetzen.

Ein MILP (Mixed Integer Linear Programming)-Modell dient der ökonomischen und ökologischen Optimierung verschiedener Anlagen- und Betriebsführungskonzepte.

Der verfahrenstechnischer Innovationsschwerpunkt liegt hierbei in der adaptiven Weiterentwicklung von leistbaren und robusten Messkonzepten bestehend aus Messumformern und Softsensoren, sowie der Erweiterung der regelungstechnischen Freiheitsgrade bezüglich Verbrennungsluft- und Rezirkulationsgaszuführung, Aufteilung und Eindringtiefen in den Verbrennungsraum. Ziel ist die regelungstechnische Optimierung bezüglich der Lastwechseldynamik bei erhöhten Lastgradienten unter Einhaltung aktueller sowie zukünftiger Emissionsgrenzwerte, im Speziellen CO.

Die Projektergebnisse bilden die Basis für experimentelle Entwicklungsprojekte an betroffenen Anlagen.

Projektergebnisse

1. Wirtschaftlich darstellbare, systemische Betriebsführungskonzepte für bestehende Biomasse KWK-Anlagen im Fernwärmenetzverbund, unter Einbindung der genannten Flexibilitätsoptionen, Strommarktbedingungen, Szenarien u. a. Einflussfaktoren [PLANER GRUNDLAGE - MATRIX]
2. Technische Anforderungen für Feuerung, Kessel und Turbine [LIMITIERUNGEN – POTENTIALE
3. Verfahrenstechnische Primärzonen-Refit-Konzepte/Maßnahmen zur Erweiterung des Lastbereichs und Verbesserung der Teillastfähigkeit [PLANERGRUNDLAGE - MASSNAHMENKATALOG]
4. Modernes und Plattformunabhängiges MSR (Mess- Steuer- Regeltechnik) –Konzept speziell für dynamische Laständerungen bei hohen Leistungsgradienten und minimalen CO-Emissionen [COmin -REGELLOGIK]
5. Vorbereitung eines Modellbasierten Lastmanagement zur Umsetzung der Betriebsführungskonzepte und optimalen Integration von P2H-Kesseln u. a. Flexibilitätsoptionen aus (1) in die entsprechenden Biomasse-KWK-Fernwärmenetze [modellbasiertes REGELKONZEPT]