Präsentation

Report
Flexible Fahrweise von BHKW –
Status Quo und zukünftige Entwicklungen
Biogas Spezialberater/-innen –
Modul Erfahrungsaustausch
Linz, 13. - 14. Okt. 2014
Imagination at work
4 Baureihen
BR
2
BR
•
•
1,500U/min (50Hz) /
1,800U/min (60Hz)
•
über 1.000 Motoren
geliefert
Seit 1976 im
Produktprogramm
•
12/16/20/24 Zylinder
1,500U/min (50Hz) /
1,800U/min (60Hz)
•
1,500U/min (50Hz)
•
über 3.000 Motoren
geliefert
•
Seit 1989 im
Produktprogramm
•
8 Zylinder
•
12/16/20 Zylinder
•
•
6
Elektrische Leistung
von 1800 - 4400kW
Elektrische Leistung
von 500 – 1000 kW
•
4
BR
•
•
Elektrische Leistung
von 250 – 330kW
•
3
BR
über 7.500 Motoren
geliefert
Seit 1988 im
Produktprogramm
•
Elektrische Leistung
von 900 - 1500 kW
•
12/16/20 Zylinder
1,500U/min (50Hz) /
1,800U/min (60Hz)
•
über 2.000 Motoren
geliefert
•
Seit 2002 im
Produktprogramm
Copyright 2012,
2014, General Electric Company
2/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
GE Jenbacher Produkte
- 4 Baureihen
- 11 Motoren
- 190 Versionen
Copyright 2014, General Electric Company
3/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Beispiel Biogas Gosdorf J312GS
Herausragende Verfügbarkeit
1% Punkt Verfügbarkeit ~ 1%Pkt Eta_el
~8.000€/a
500kWe/EEG 16c/kWhel/8500Bh/a
• Flottendurchschnitt 98+% Verfügbarkeit bei
Biogas (~500 Anlagen)
• Erreichte 8.740 Bh von 8.760 möglichen Betriebsstunden (2005)
• 99.8% Verfügbarkeit bei Biogas
Copyright 2014, General Electric Company
4/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Wichtige Kriterien
Optimierte Regelung und Kommunikation
(Schnittstellen) sind der “enabler” für verbesserte
-Performance
-Bedienbarkeit
-Verfügbarkeit
Höher verfügbare Anlagen werden vom
Poolbetreiber „belohnt“ und bevorzugt angefragt
->mehr Ertrag
Copyright 2014, General Electric Company
5/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
GE Jenbacher Produktentwicklung
Wirkungsgradoptimierung
am Beispiel der BR 6
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6/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Kunden-/Produktanforderungen
Optimierte Verbrennung
Erhöhte spezifische
Leistung
Produktflexibilität
• Klopffestigkeit
(Miller-Steuerzeiten)
• Erhöhter Wirkungsgrad
• Umgebungstemperatur
•Reduzierte spezifische Kosten
• Aufstellungshöhe
•Abmagerbarkeit
• Feuchtigkeit
•NOx Emissionen
Motor
Gas
Effizienz
Betriebskosten
• Elektrischer Wirkungsgrad
• Betriebs- und
Wartungskosten
• Thermischer Wirkungsgrad
• Gesamt-Wirkungsgrad
Investitionskosten
• Invest
Copyright 2012,
2014, General Electric Company
•Instandhaltungskosten
7/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Spezifische
Leistung/Wirkungsgrad
BMEP
/ Efficiency
– Type 6 BR 6
• spezifische Leistungssteigerung >100% in 20+ Jahren
• Wirkungsgradsteigerung ~30%rel in 20+ Jahren
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8/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Regelenergiemarkt (DEU)
Secondary
(SRL)
Primary (PRL)
Tertiary (SRL)
Ziel-Segment
PrimärRL (PRL)
SekundärRL (SRL)
MinutenRL (MRL)
Zeit/min Leistung
30sec/1MW
5min/5MWe
1st MWe <30sec
15min/15MW
Aktivierung
automatisch (∆f)
elektronisch (Bus)
telefonisch
Pooling
Ja
Ja
Ja
Auktion
wöchent./1 Tarif
wöchentl./4 Tarife
täglich/ 12 Tarife
Verfügbarkeit
100%
100%
100%
Copyright 2014, General Electric Company
9/
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Kriterien Regelenergiemarkt
•
•
•
•
•
•
Teillastbereich
Teillastwirkungsgrad
Startzuverlässigkeit
Last Rampe
Kommunikations-Schnittstellen
………
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10 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Kriterien Regelenergiemarkt
Teillast- Risiko
• Brennraumverschmutzung
• Teillastwirkungsgrad
• Kondensationsgefahr
Start/Stopp- Risiko
• Startzuverlässigkeit
• Verschleiß
• Kondensationsgefahr
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11 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Teillastbetrieb
Elektr. Leistung [kWe]
Brennraumverschmutzung
Risiko
• Ölverbrauch
• Ablagerungen/Verschleiß
• Emissionen
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Unlimitierter
Betrieb
eingschränkter
Betrieb
Mindestlast
Abhilfe
• Schabering
• eingeschränkter Teillastbetrieb
• Erweiterter Regelbereich
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12 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Wirkungsgrad – Teillast/Volllast
J420
Elektrische Wirkungsgradeinbuße im Teillast kann zT.
durch höheren therm. Wirkungsgrad kompensiert werden
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13 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Abgas-Kondensation (Biogas)
Erhöhte Kondensationsgefahr im
Teillastbetrieb & Start/Stop Zyklus
170
Säuretaupunkt [°C]
150
130
110
Abgasabkühlung auf > 180°C empfohlen!
90
≈ 100 ppm H2S im Treibgas
(Hu = 6,5 kWh/Nm³)
70
50
0
10
20
30
40
50
Säurekonzentration im Abgas [mg SOx/m³]
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14 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Typische Startzeiten
100
Speed
Power
75
50
25
0
60
Vorschmierung
60sec
Start/Zündung
Gasventil auf
~12-15sec
90
120
Synchronisierung
~20sec
30
Nenndrehzahl
~25sec
0
150
180
210
240
270
300
Standard Lastrampe
180sec
Startzyklus BR 6 = 5 Minuten (vorgewärmter Motor)
Startzyklus BR 3/4 = ~4 Minuten (vorgewärmter Motor)
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GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
CH4-Signal/Startverhalten
Heizwertänderung/Startverhalten
Gasspeicher
Spülleitung
zur Fackel,
Boiler oder
Gasspeicher
DIA.NE® XT3:
4 Gasarten
CH4
Signal für
Gasartenumschaltung
bzw. Interpolation
Gasregelstrecke
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16 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Anforderungen an BHKW
-
-
Kommunikation/Schnittstellen
Regelzeit 30 Sek. PRL
Regelzeit <5min. SRL
schnelle Lastrampen für PRL
sicheres Startverhalten - SRL
optimaler Wirkungsgrad im
Teillastbereich
Wartungsplan 14 Tage im
Voraus
Notkühlung
Pmin <40% für Regelleistung
Wärmegeführt Stromgeführt
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GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Zusammenfassung
•
Gasmotoren sind für Volllast im Dauerbetrieb optimiert
•
50 -100% Teillast ist ohne Einschränkungen möglich
•
Regelenergiebetrieb ist eine neue Herausforderung
•
•
Niedrige Lastpunkte oder häufiger Start/Stopp Zyklen können die
Wartungskosten erhöhen
Verschärfte Anforderungen hinsichtlich Startzuverlässigkeit und
Lastrampe realisierbar
Weitere Erfahrungen und Untersuchungen im
Regelenergiebetrieb sind erforderlich
•
•
•
•
Einfluss erweiterter Teillastbetrieb
Start/Stopp Zyklus
Kommunikations-Schnittstellen
Copyright 2014, General Electric Company
18 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Copyright 2014, General Electric Company
19 /
GE Jenbacher / Regelenergie
13.-14. Okt. 2014

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