Projekt E-MinBHKW: Entwicklung eines Nachbehandlungssxstems zur Minimierung der Schadstoffemissionen von Mikro- und Nano-BHKW

 

 

 

Anfang 2020 startete das von der Sächsischen AufbauBank (SAB) geförderte Verbundprojekt zur Entwicklung eines Nachbehandlungssystems zur Minimierung der Schadstoffemissionen von Mikro- und Nano-BHKW. Projektpartner sind neben der Professur für Reaktionstechnik am IEC auch die Argomotive GmbH (Dresden) und der Autotechnik GmbH aus Johanngeorgenstadt.

Blockheizkraftwerke (BHKW) sind modular aufgebaute Anlagen zur gleichzeitigen Gewinnung von elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben werden. BHKW nutzen das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Der Vorteil von KWK-Anlagen ist der hohe Nutzungsgrad (bis zu 90%) des eingesetzten Brennstoffes. BHKW werden nach der elektrischen Leistung in die Klassen Nano- (bis 2,5 kW), Mikro- (bis 20 kW), Mini- (bis 50 kW) und Groß-BHKW eingeteilt. Für die Anwendung in Ein- und Mehrfamilienhäusern oder zur Versorgung mehrerer Objekte mittels eines Nahwärmenetzes kommen Module der Nano- und  Mikro-BHKW-Klasse zum Einsatz.

BHKW-Anlagen im Nano- bzw. Mikro-Bereich haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Auf dem Markt hat sich, auch aufgrund von zahlreichen Förderprogrammen, eine Vielzahl an Herstellern mit unterschiedlichen BHKW-Typen (Brennstoff, Motoren) etabliert.

Blockheizkraftwerke unterliegen ab einer Leistung von 1 MW generell der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), in der die Emissionsgrenzwerte festgelegt sind. Für Blockheizkraftwerke mit weniger als 1 MW Leistung gilt die TA-Luft nicht, jedoch sind für nicht genehmigungsbedürftige Anlagen allgemeine Anforderungen an Blockheizkraftwerke zugrunde gelegt. Danach sind alle Maßnahmen zu ergreifen, die nach dem Stand der Technik möglich sind, um Luftverunreinigungen durch Schadstoffausstoß zu vermeiden. Daher wird auch in Förderprogrammen oftmals vorausgesetzt, dass zur Gewährung von staatlichen Zuschüssen die Emissionen entsprechend dem Stand der Technik minimiert werden müssen. Spezielle Bonusleistungen für KWK-Anlagen mit besonders geringen Schadstoffemissionen orientieren sich am 50%-Wert der Vorgaben aus der TA Luft für NOx und CO. 

Ein möglicher Weg zur Reduzierung der Schadstoffemission und damit zur Verbesserung der Immissionssituation am Betriebsort des BHKW besteht im Einsatz von effizienten Abgasnachbehandlungssystemen. In der Regel sind aktuelle BHKW maximal mit einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) ausgestattet. Bei allgemeiner Verschärfung der Emissionsgrenzwerte ist davon auszugehen, dass auch Mikro- und Nano-BHKW zukünftig nicht ohne effiziente vierstufige Abgasnachbehandlung die geforderten Grenzwerte einhalten können. Hier wollen die Antragsteller neue Wege betreten und eine Innovation in Form eines kombinierten Reinigungssystems die gleichzeitige Minderung der Schadstoffe CO, HC, NOx und Partikel (4-Wege-System) erreichen. Der innovative Charakter basiert insbesondere auf der Entwicklung einer bisher in den betrachteten BHKW-Klassen nicht existierenden Entstickungstechnologie (SCR) gekoppelt mit einer Partikelminderung durch Filter. Einen wesentlichen Schwerpunkt bildet die Erforschung, Entwicklung und Testung einer neuartigen SCR-Beschichtung, welche vorzugsweise auf einem Filtersubstrat aufgebracht werden soll.