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Wärme- und Stromerzeugung aus Biomasse optimale Integration in das Energiesystem

Die Forschungsgruppe Bioenergie am Kompetenzzentrum Thermische Energie- & Verfahrenstechnik untersucht den Einsatz biogener Brennstoffe und Reststoffe als Energieträger und entwickelt schadstoffarme Techniken zu deren Nutzung. Ziel ist eine maximale Substitution fossiler Energieträger durch effiziente Wärme- und Stromerzeugung aus Biomasse und deren optimale Integration in das Energiesystem.

Projektmitarbeitende 

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    Thomas Nussbaumer
    Dozent

    Thomas Nussbaumer

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  • Portrait

    Peter Zotter
    Senior Wissenschaftlicher Mitarbeiter

    Peter Zotter

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  • Portrait

    Adrian Lauber
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter

    Adrian Lauber

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VERBRENNUNGSTECHNIKEN FÜR BIOGENE BRENNSTOFFE

Weil biogene Brennstoffe speicherbar sind und fluktuierende Solar- und Windenergie damit ideal ergänzen, nimmt die Bioenergie eine wichtige Rolle beim Wandel zu einer nachhaltigen Energieversorgung ein. Holz und andere Biomasse kann zudem auch für Prozesswärme bei hohen Temperaturen genutzt und damit fossile Energieträger in der Industrie ersetzen. Die Forschungsgruppe Bioenergie der Hochschule Luzern – Technik & Architektur befasst sich deshalb mit der Entwicklung und Anwendung von Verbrennungskonzepten, die eine maximale Substitution fossiler Energien durch Biomasse zur Wärme- und Stromproduktion ermöglichen und gleichzeitig sehr niedrige Schadstoffemissionen verursachen. Als zusätzlicher Schwerpunkt werden Feuerungskonzepte für aschereiche Rückstände untersucht, deren Verbrennung hohe Anforderungen verursacht und deren Nutzung das Potenzial der biogenen Energieträger deutlich vergrössert.

Im Projekt SCCER Biosweet werden dazu optimierte Verbrennungstechniken entwickelt und Massnahmen zur effizienten Einbindung biogener Systeme in die Energieversorgung evaluiert. Dazu kommen theoretische Berechnungen und Prozessmodellierungen zum Einsatz, etwa eine physikalisch-chemische Modellierung der Feststoffumwandlung, die aerodynamische Optimierung von Brennräumen oder die Modellierung der Staubabscheidung in Elektroabscheidern. Die theoretischen Arbeiten werden mit experimentellen Untersuchungen vertieft. Diese umfassen Strömungsmessungen an Feuerungsmodellen mit Lasertechnik, die Messung von Zwischenprodukten im Feuerraum von Prototypanlagen sowie die Analyse von Abgasen und Feinstaubkonzentrationen im Kamin in Versuchs- und Demonstrationsanlagen. Um optimale Anwendungen der Bioenergie sicherzustellen werden die Energieketten über den ganzen Lebenszyklus bewertet und mit techno-ökonomischen Analysen die wirtschaftlichsten Varianten identifiziert. Nebst der Wärmeversorgung von Gebäuden, für die auch Umgebungswärme genutzt werden kann, werden für Biomasse insbesondere auch energetisch hochwertige Anwendungen mit hoher Ausnutzung der Exergie, wie insbesondere Prozesswärme und Wärme-Kraft-Kopplung (WKK), untersucht.

Ausschnitt aus einer Brennkammer mit Lufteindüsung (Projekt Schneckenrostfeuerung, ERA-NET und Schmid AG energy solutions)
Modellrechnungen zur Verbrennung aschereicher Brennstoffe in einer Schneckenrostfeuerung. Das Bild zeigt den Gehalt an Kohlenmonoxid von rot (hohe Konzentration) bis blau (Faktor 10 unter Grenzwert).
Optische Strömungsmessungen mittels Particle Image Velocimetry (PIV) an einem Modell eines Feuerraums.
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Links- und Downloads

  • Forschungsgruppe Bioenergie

  • Labor Bioenergie

  • Analytik für Gase und Feinstaub

  • Strömungsmessungen mit PIV

  • Holzenergie-Symposium

Prof. Dr. Thomas Nussbaumer

Dozent

+41 41 349 35 19

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