Das Heizkraftwerk LiPRO HKW50 stellt als Gesamtleistung 50 kW elektrische Nennleistung und 97 kW thermische Nennleistung zur Verfügung.
Die typischen Betriebsstunden belaufen sich auf ca. 8.000 Stunden pro Jahr bei einem Verbrauch an Holzhackschnitzeln von ca. 300 Tonnen pro Jahr.
Als dezentrales Energieumwandlungssystem wandelt das LiPRO HKW50 die in Holzhackschnitzeln gebundene chemische Energie in elektrische und thermische Energie um.
Bei dem LiPRO HKW 50 handelt es sich um ein Heizkraftwerk, das primär aus drei Modulen besteht:
Das Gaswerk besitzt in einem eigenen Unterschaltschrank eine eigene elektrische Schnittstelle. Über diese elektrische Schnittstelle kann das Gaswerk mit der übergeordneten Leitsteuerung im Schaltschrank der Anlage, dem E-Control 50, kommunizieren und von dem Schaltschrank der Anlage aus zentral geregelt werden.
LiPRO Energy ermöglicht eine gegen Cyberangriffe gesicherte, digitale Fernüberwachung und einen Fernzugriff via Internet mit Alarmfunktion für den Störungsfall.
Das Holzgaswerk ist ein dreistufiges Vergasungsmodul. Abweichend vom konventionellen Prinzip der Holzvergasung trennt LiPRO Energy verfahrenstechnisch die Prozessstufen in:
Diese Unterteilung ermöglicht die prozessspezifischen Bedingungen optimal beeinflussen zu können. Dadurch optimiert LiPRO Energy nicht nur den Wirkungsgrad des Holzgaswerks, sondern ermöglicht zugleich auch eine stabilere Prozessführung und ein besonders sauberes Holzgas mit sehr geringem Kondensat-Anteil.
Zunächst wird der Brennstoff über die Eintragsschleuse mittels automatisierten Antriebs in die Pyrolyseschnecke gefördert.
Während des Transports durch die Pyrolysezone findet eine Erwärmung des Brennstoffs durch die von außen in einem Doppelmantelrohr im Gegenstrom vorbeigeführten Produktgase statt (Gaskühlung und Wärmerückgewinnung). Dabei werden die leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen aus dem Brennstoff herausgelöst.
Es bleiben einzig der reine Koks (Kohlenstoffmatrix der Pflanzenzelle) und Pyrolysegase zurück. Während der Koks direkt in die Reduktionszone fällt, werden die Pyrolysegase in der Oxidationszone oxidiert. In der dritten Stufe, der Reduktionszone werden die Gase aus der Oxidation und der Koks aus der Pyrolyse zusammengeführt und das eigentliche Produktgas erzeugt.
Nach der Reduktion wird das Produktgas heruntergekühlt. Die dabei über Wärmetauscher ausgekoppelte thermische Energie wird dem Prozess über verschiedene Medien wie Luft und Brennstoff wieder zugeführt. Nach der Gasreinigung durch einen Gewebefilter ist das Gas frei von Feststoffen, wie Koks und Aschepartikel.
Die chemische Energie des Synthesegases wird durch das Modul Blockheizkraftwerk (BHKW) nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung in thermische und elektrische Energie umgewandelt.
In den Start- und Stopp-Phasen hat das Gaswerk seine optimalen Betriebstemperaturen und –parameter noch nicht oder nicht mehr erreicht. Das in diesen Phasen entstehende Synthesegas ist von unbrauchbarer Qualität und muss daher vollautomatisch über eine Gasfackel verbrannt werden.
Die Gasfackel hat einen Pilotbrenner und einen eigenen Unterschaltschrank. Sie ist in der Regel auf dem Dach der Einhausung des Gaswerks montiert. Während der Start- und Stopp-Phasen des Gaswerks dient sie dem Abbrennen des Synthesegases. Der Brennvorgang dauert so lange, bis das Gaswerk seine idealen Prozesstemperaturen in den Prozess-Zonen zur Produktion eines hochwertigen Gases erreicht hat.
Bei der Gasfackel handelt es sich um eine geschlossene Gasfackel.
Die geschlossene Ausführungsform begünstigt (im Unterschied zur offenen Gasfackel) das vollständigere Verbrennen des Synthesegases in den Start- und Stopp-Phasen. Hierdurch werden bei korrekter Montage und ordnungsgemäßem Betrieb geringstmögliche Emissionen ermöglicht.
Sobald das Synthesegas von guter Qualität ist, wird die Gasfackel automatisch abgeschaltet und das hochwertige Gas wird automatisch zu dem BHKW LiPRO HGM50 zur Stromerzeugung umgeleitet.
Die Fackel ist mit einem automatisch zündenden Pilotbrenner ausgerüstet. Die Gasversorgung des Pilotbrenners mit Propangas als auch der Anschluss ist bauseitig durch einen vom Betreiber beauftragten Fachbetrieb sicherzustellen und vorzunehmen.
Auch die Gasfackel besitzt eine eigene elektrische Schnittstelle mit Zündtrafo und Brennsteuergerät in einem eigenen Unterschaltschrank. Zudem wird die Flamme des Pilotbrenners über einen schnell reagierenden Temperatursensor dauerhaft überwacht.
Das Blockheizkraftwerk LiPRO HGM50 ist ein mit sauberem Synthesegas betriebenes Blockheizkraftwerk (BHKW). Das BHKW besteht im Wesentlichen aus einem Gas-Otto-Motor und einem mechanisch gekoppelten Synchrongenerator. Eine solche Kombination aus antreibendem Verbrennungsmotor und Generator wird als „Genset“ bezeichnet.
Der Synchrongenerator stellt eine elektrische Nennleistung von 50 kW bereit.
Die hochwertigen Rohrleitungsverbindungen sind motorseitig mit Kompensatoren zur mechanischen Schwingungsabsorption und zum mechanischen Schutz des Rohrleitungssystems für eine lange Lebensdauer des BHKW ausgelegt. Der Gas-Otto-Motor und der Synchrongenerator sind ebenfalls schwingungsgedämpft auf einem Modulgrundrahmen gelagert.
Das BHKW besitzt in einem eigenen Unterschaltschrank eine elektrische Schnittstelle. Über diese Schnittstelle kann das BHKW mit der übergeordneten Leitsteuerung des Heizkraftwerks im Schaltschrank E-Control 50 kommunizieren und von diesem auch zentral geregelt werden. Neben der Bereitstellung elektrischer Energie wird über das BHKW zusätzlich auch die entstehende Wärme aus Abgas und Kühlsystem in Nutzwärme umgewandelt. Zur Auskopplung der Wärme des Abgases in das bauseitige Heizungssystem ist im BHKW ein Abgaswärmetauscher integriert. Zusätzlich wird über einen Übergabeplattenwärmetauscher das bauseitige Heizungssystem vom Motorkühlkreislauf getrennt und die im Gas-Otto-Motor entstehende Wärme auf diese Weise in das bauseitige Heizungssystem nutzbar eingespeist. Eine im BHKW integrierte Umwälzpumpe sorgt für eine optimale Zirkulation im Motorkühlkreislauf.
Der Schaltschrank übernimmt die Funktion der übergeordneten Leitsteuerung der gesamten Anlage und aller ihrer Module.
An der Tür des E-Control 50 ist ein hochwertiger Touchscreen zur intuitiven Steuerung des gesamten Holzheizkraftwerks integriert. Bei dem Touchscreen handelt es sich um einen robusten Bildschirm für den industriellen Einsatz. Er kann intuitiv per Finger bedient werden und ist mit dem Steuerungs-PC und mit der im PC integrierten Software-SPS verbunden. Die Abkürzung „SPS“ steht für „Speicherprogrammierbare Steuerung“.
Für den Bediener ist der Touchscreen die zentrale Steuerungseinrichtung und damit quasi das hochmoderne „Cockpit“ der gesamten Anlage.
Über die virtuellen Schaltflächen des Touchscreens kann in unterschiedliche Anlagen-Module und andere Bildschirm-Inhalte umgeschaltet werden.
Auf diese Weise erhält der Bediener Informationen in Echtzeit zu allen wichtigen Daten, Modulen, Sensoren und Aktoren der Anlage (z. B. Betriebszustände, Messwerte, Alarmlogs).
Der Industrie-PC ist ein hochwertiger Industrierechner der Marke Beckhoff. Beckhoff ist einer der führenden Hersteller von industriellen Steuerungslösungen, der ebenfalls wie LiPRO Energy in seinem Bereich seit vielen Jahren Trendsetter ist und Standards setzt.
Der Industrie-PC ist im Inneren des Schaltschranks auf einer Hutschiene montiert. Die Steuerung der Anlage erfolgt im Normalbetrieb vollautomatisch.
Im Schaltschrank LiPRO E-Control 50 laufen alle Verbindungen der Unterschaltschränke aller Einzelmodule über EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) zusammen. Der Netzwerkstandard EtherCAT erlaubt mit seinem Protokoll eine zuverlässige Signalübertragung in Echtzeit in harten Umgebungen der industriellen Automatisierung.
Im Schaltschrank befindet sich auch eine Software-SPS auf der Basis von TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology). Die SPS ist dadurch in dem hochwertigen Industrie-PC integriert. Der Industrie-PC ist mit dem Touchscreen an der Außenseite der Tür des Schaltschranks verbunden.
LiPRO Energy verwendet hochwertige Komponenten. Hardware und Software sind optimal aufeinander abgestimmt.
Dadurch ist bei sachgemäßer Verwendung, richtiger Bedienung, regelmäßiger Wartung und Pflege der Anlage ein kontinuierlicher Betrieb (24/7) mit ca. 8.000 Stunden pro Jahr möglich.
Per passwortgeschütztem Login kann der Bildschirminhalt des Touchscreens über das Internet zusätzlich auf einem entfernten PC bereitgestellt werden. So ist die Bedienung der Anlage mittels sicherer Fernwartung möglich.
Alle im Industrie-PC permanent aufgezeichneten Prozessdaten werden visualisiert auf dem Touchscreen dargestellt und können in Diagrammen auch per Fernwartung analysiert werden.
Die sichere Anbindung der Anlage an das Internet erlaubt das komfortable und damit kostengünstige Einspielen von Sicherheits-Updates durch LiPRO Energy als auch eine erste unterstützende Fehlerdiagnose ohne teure Anfahrtszeiten.
Die vollständige Automatisierung der Anlage ermöglicht ein hohes Maß an Sicherheit. Kritische Anlagenzustände werden von der Anlagensteuerung selbstständig erkannt und gemeldet.
Bei besonders kritischen Betriebszuständen wird die Anlage vollautomatisch abgeschaltet und der Störfall gemeldet. Hierzu kann der Betreiber optional über einen Alarmruf (optional auch per SMS / E-Mail) über das Mobilfunknetz benachrichtigt werden. Bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung fällt das gesamte System in einen sicheren Zustand zurück (fail safe). Alle sicherheitsrelevanten Klappen und Ventile werden per Federrückstellung in die Ausgangsstellung gebracht und der im System befindliche Druck wird über die Holzgasfackel als Notfackel entlastet.
LiPRO Energy setzt eine sehr hochwertige Synchronisier-Einheit für das Genset ein (Deif AGC-4 Mk II). Die intelligente Synchronisier-Einheit (der Genset Controller) befindet sich ebenfalls im Inneren des Schaltschranks E-Control 50.
Die Synchronisier-Einheit ist eine intelligente und vollautomatische Steuerungs- und Regeleinheit zur Synchronisierung eines Verbrennungsmotors mit einem elektrischen Generator. Die Synchronisier-Einheit überwacht und synchronisiert damit den Betrieb des Blockheizkraftwerks LiPRO HGM50 bei der Bereitstellung und Einspeisung elektrischer Energie in das bauseitige Stromnetz. Die hochwertige Synchronisier-Einheit (Genset Controller) stellt während des Betriebs durch Überwachung aller Parameter vollautomatisch sicher, dass sämtliche Soll-Werte zwischen Verbrennungsmotor, Generator und dem angeschlossenen Stromnetz eingehalten und geregelt werden.
Das Heizkraftwerk wird in gegen Umwelt- und Witterungseinflüsse geschützten, gut belüfteten und entlüfteten Räumlichkeiten eingesetzt. Je nach Kundenanforderung kann die Anlage in einem für diesen Zweck geeigneten Gebäude oder auch in einem vom Hersteller gelieferten LiPRO Mobile Cube, z. B. einem 40-Fuß-Container zur Einhausung betrieben werden. Die Option des LiPRO Mobile Cube kann hinsichtlich vieler Eigenschaften kundenspezifisch gefertigt und an die Anforderungen des Betreibers der Anlage angepasst werden.
Wenn Sie die Investition für Ihre Anlage staatlich fördern lassen möchten, benötigen Sie die Option Wärme Plus. Mit diesem Feature erhalten Sie die notwendige Menge an Prozesswärme, die Ihr Heizkraftwerk LiPRO HKW50 förderfähig macht.
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