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BHKW

Im Rahmen des Fachlaborversuches „Funktion und Einsatzmöglichkeiten eines gasmotorbetriebenen Blockheizkraftwerkes (BHKW)“ soll Wissen über die grundlegende Funktionsweise eines BKHWs, dessen Einsatzmöglichkeiten sowie dessen energetische Untersuchung vermittelt werden. Dazu werden an einem Mini-BHKW des Typs ecoPOWER 4.7 Versuche durchgeführt und von den Studierenden ausgewertet. Das BHKW soll dabei in den energiewirtschaftlichen Gesamtzusammenhang mit Hilfe des erarbeiteten Grundlagenwissens eingeordnet und anhand zweier Beispielobjekte unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet werden.
Die KWK definiert als die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer bzw. elektrischer und thermischer Nutzenergie aus anderen Energieformen mittels eines thermodynamischen Prozesses in einer technischen Anlage. Dieser Prozess kann sowohl in Großkraftwerken mit thermischen Leistungen bis zu mehreren hundert Megawatt als auch in kompakten Mini-BHKWs mit einigen wenigen Kilowatt umgesetzt werden. Die Produkte nach der Energieumwandlung des Brennstoffs in der technischen Anlage sind Strom und Wärme. Am effizientesten arbeitet eine KWK-Anlage, wenn Strom und Wärme direkt vor Ort ohne große Übertragungswege genutzt werden, jedoch richtet sich der Einsatz bei der KWK nach dem Wärmebedarf, da Strom effizienter und durch die vorhandene Infrastruktur des öffentlichen Stromnetzes kostengünstiger übertragen werden kann als Wärme. Überschüssiger ins Netz eingespeister Strom wird nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) durch den Netzbetreiber vergütet.

Abbildung 1: Beispiele für die Energiebilanz verschiedener Anlagen


Brennstoffzelle


Im Rahmen des Fachlaborversuchs „Energiebilanz eines Brennstoffzellensystems“ sollen die grundlegenden Funktionsweisen und Einsatzmöglichkeiten von verschiedenen Brennstoffzellen vermittelt werden, wobei die Betrachtung der Polymerelektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) im Fokus steht. Durch eine kontrollierte elektrochemische Reaktion wird aus Wasserstoff und Sauerstoff Elektrizität und Wärme produziert. Somit können Brennstoffzellen in stationären, mobilen und portablen Bereichen eingesetzt werden. Stationär eignen sie sich beispielsweise für die dezentrale Energieversorgung eines Hauses. Im mobilen Bereich können sie unter anderem zum Antrieb in PKW oder Fahrrädern genutzt werden und im portablen Bereich für die Stromversorgung von elektrischen Geräten.
Um das Wissen über die Funktionsweise und das Anlagenverhalten während des Betriebs zu vermitteln, sollen charakteristische Strom-Spannungs-Kennlinien erstellt sowie Energiebilanzen bei unterschiedlichen Systembelastungen durchgeführt werden. Dabei werden die benötigten Messwerte an einer PEMFC mit einer Nennleistung von 40 Watt sowie an einer PEMFC mit einer Nennleistung von 360 Watt ermittelt.



Abbildung 2: Funktionsweise einer PEMFC