Der große Vorteil flüssiger Brennstoffe ist die technisch einfache und wirtschaftliche (dezentrale) Speicherung aufgrund ihrer hohen Energiedichte. Zwingende Voraussetzung für Marktchancen und politische Akzeptanz flüssiger Brennstoffe, auch mit biogenem Anteil, sind effiziente Technologien. Öl-Brennwerttechnik, die besonders häufig mit solarthermischen Anlagen kombiniert wird, verspricht bereits heute gegenüber dem Anlagenbestand erhebliche Energieeinsparungen. Mit der Förderung von Forschung und Entwicklung wollen die Partner der Technologie-Initiative weitere Potenziale für eine Steigerung der Energieeffizienz erschließen. Die beiden ersten Projekte zielen auf Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung und eine thermisch angetriebene Wärmepumpe.
Heizöl-betriebene Mikro-KWK
Mit dem Projekt Heizöl-betriebenes Mikro-KWK soll eine marktgerechte „Strom erzeugende Öl-Brennwertheizung“ für den Einsatz in Ein- bis Dreifamilienhäusern entwickelt werden. Technische Grundlage ist die modulierende gasbetriebene Mikro-KWK-Anlage lion-Powerblock von Otag (Bild 1). Ausgelegt ist das Aggregat für eine thermische Leistung von 3 bis 19 kW und eine elektrische Leistung von 0,3 bis zu 2 kW. In modern(isiert)en Gebäuden kann damit die elektrische Grundlast und der Wärmebedarf von bis zu drei Wohneinheiten gedeckt werden. Ein zusätzlicher Heizkessel ist in der Regel nicht erforderlich, kann aber über einem Pufferspeicher integriert werden.
Die technologische Besonderheit des lion-Powerblock ist ein Lineargenerator, der über einen geschlossenen Wasserdampfkreislauf angetrieben wird (Bild 2). Im Gegensatz zu konventionellen Generatoren mit Rotationsbewegung wandelt der „Linator“ eine geradlinige Bewegungsenergie in Strom um (das Prinzip wird inzwischen auch im Feld mit Stirling-Motor-Antrieb getestet).
Die vorhandene Otag-Maschine soll nun mit nur geringen Modifikationen für den Betrieb mit schwefelarmem Heizöl – auch mit Biokomponenten – nutzbar gemacht werden. Dazu wird ein modulierbarer Ölbrenner mit sehr kleiner Leistung von 3 bis 19 kW und äußerst kompakten Abmessungen benötigt, um der vorgegebenen Wärmetauschergeometrie zu entsprechen. Die Entwicklung dieses modulierenden Oberflächenbrenners wird im Oel-Wärme-Institut (OWI) umgesetzt. Das Brennerkonzept basiert auf einer Gemischaufbereitung mittels der „Kalte-Flammen-Technologie“. Kalte Flammen eröffnen flüssigen Energieträgern Einsatzbereiche, die bislang nur gasförmigen Energieträgern offenstanden. Mit ihrer Hilfe wird ein homogenes Brennstoff-Luft-Gemisch unter Freisetzung von Wärme in einem Teilluftstrom zunächst vollständig verdampft. Anschließend wird das so entstandene Brenngas mit der restlichen Verbrennungsluft auf einer Metalldrahtoberfläche verbrannt.
Heizöl-betriebene Wärmepumpe
Im Rahmen der Technologie-Initiative der Mineralölwirtschaft wird Bosch Thermotechnik eine Konzeptstudie einer ölbetriebenen Wärmepumpe für den Ein- und Zweifamilienhausbereich erstellen (Bild 3). Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Öl-Wärmepumpe mit einer thermischen Leistung von 4 bis 10 kW sowie die Konstruktion eines entsprechenden Prototyps. Neben der Nutzung der Umweltwärme über einen Luftkollektor oder eine Erdsonde soll durch schwefelarmes Heizöl mit Biokomponente ein weiterer regenerativer Energieanteil eingebunden werden. In einem zweiten Projektschritt ist nach Fertigstellung und Test mehrerer Prototypen der ölbetriebenen Wärmepumpe eine Feldversuchsreihe angedacht. Sie soll weitere Erfahrungswerte, vor allem über die Betriebssicherheit und Alltagstauglichkeit der neuartigen Anwendungstechnik für flüssige Brennstoffe liefern.
Basis des geplanten Prototyps ist eine bei Bosch Thermotechnik in der Entwicklung befindliche Gas-Absorptionswärmepumpe, die für den Betrieb mit flüssigen Brennstoffen adaptiert werden soll (Bild 4). Maßgebliche Voraussetzung für die Realisierung der Öl-Wärmepumpe ist die Entwicklung eines modulierenden Ölbrenners mit kleiner Leistung, weil herkömmliche Ölbrenner für den Einsatz in thermischen Wärmepumpen zu groß sind. Die technologische Herausforderung bei der Realisierung eines solchen Kleinbrenners liegt in der Brennstoffdosierung sowie in der Aufbereitung eines homogenen Brennstoff-Luftgemischs. Für die Öl-Wärmepumpe wird hierfür ein neuartiger Ölbrenner entwickelt, dessen Leistung sich stufenlos dem Wärmebedarf anpasst. Das Verbrennungskonzept basiert auf der „Kalte-Flammen-Technologie“, mit der flüssige Brennstoffe verdampft werden können. JV
https://www.bosch-thermotechnology.com/corporate/de/startseite.html
Auf https://www.tga-fachplaner.de/
TGA-Dossier Mini-KWK: Webcode: 716
TGA-Dossier Wärmepumpe: Webcode: 718
