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Anwendungen

Das Free Piston Electric Powerplant

Der zunehmende Ausbau der fluktuativen erneuerbaren Energien wie beispielsweise Solar- und Windkraftanlagen stellt den Energiemarkt vor neue Herausforderungen. Um sowohl die Stabilität im Stromnetz als auch die gewohnte Versorgungssicherheit zu gewährleisten, muss das Kraftwerksmanagement nun nicht mehr nur eine volatile Stromnachfrage, sondern auch eine volatile Stromerzeugung handhaben. Es bedarf flexibler, steuerbarer Kraftwerke, die als Reserveanlagen schnell auf mögliche Schwankungen reagieren können.

Der FreeP kann als steuerbarer Stromerzeuger in einem Free Piston Electric Powerplant die Anforderungen an solche Reserveanlagen erfüllen. Er ist vielseitig und in sämtlichen Größenordnungen einsetzbar. Als Blockheizkraft kann der FreeP im privaten Bereich eine Kraft-Wärme-Kopplung realisieren und somit über 90 % der im Brennstoff gespeicherten Energie nutzen. Genauso kann das Free Piston Electric Powerplant auch als „konventionelles“ Kraftwerk zur reinen Stromerzeugung dienen bzw. als „steuerbarer Stromerzeuger“ in einem virtuellen Kraftwerk eingesetzt werden. Effizienz, Zukunftssicherheit, Modularität und Kosten sichern dem Free Piston Electric Powerplant dabei einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen Technologien im Markt.

Potenziale

Steuerbare, dezentrale Energieversorgung

Die Leistungsabgabe des Free Piston Electric Powerplant ist schnell und über einen breiten Leistungsbereich regelbar (Modulation). Durch den Verzicht auf eine Kurbelwelle und die Integration des Lineargenerators ist zur Skalierung der Leistung keine Neuentwicklung in geänderter Größe erforderlich, sondern es werden lediglich mehrere identische Module gemeinsam betrieben und elektrisch parallel geschaltet.

Mit lediglich zwei verschiedenen Modulgrößen kann das gesamte Leistungsspektrum bis etwa 2 Megawatt höchst wirtschaftlich abgedeckt werden. Dabei kommen bis zu 10 Module in einer Stromerzeugungseinheit zum Einsatz. Solche im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken eher kleinen bis mittelgroßen Anlagen ermöglichen den Trend zur dezentralen Energieversorgung und sind ebenfalls prädestiniert für den Einsatz als Teil eines virtuellen Kraftwerks.

Die Wirkungsgrade des Free Piston Electric Powerplant liegen je nach Auslegung bei mindestens 43 % indiziert und 36,6 % auf Gesamtsystemebene. Insgesamt befindet sich der Wirkungsgrad des FreeP am oberen Rand der mit den besten Konkurrenzsystemen unter optimalen Bedingungen erreichbaren Werte. Die geringen Investitionskosten schaffen dem Free Piston Electric Powerplant den entscheidenden Vorteil. Mit lediglich 165 €/kW ist es 80 % günstiger als heutige Vergleichssysteme. Der Grund für das enorme Einsparpotenzial liegt in der Nutzung des standardisierten Baukastensystems und der entsprechend hohen Stückzahl. Ein überwiegender Teil der Bauteile ist sogar identisch mit den entsprechenden Teilen des Free Piston Electric Vehicle, wodurch sich die Stückzahlen noch einmal massiv erhöhen.

Potenziale

Kleine Kosten, große Leistung

Potenziale

Flexibilität ohne Einschränkung

In der Praxis variiert die Qualität von Biogas stark. Hersteller lösen diese Probleme unter anderem durch ein Herabsetzen des Verdichtungsverhältnisses, was zur Minderung des Wirkungsgrades führt. Das Free Piston Electric Powerplant passt sich dagegen durch seine adaptive Software-Regelung an unterschiedliche Kraftstoffe bzw. Kraftstoffgüten an. So können Qualitätsunterschiede bei Biogas und Erdgas ausgeglichen und das maximale Verdichtungsverhältnis eingestellt werden, um jeweils den höchsten Wirkungsgrad zu erzielen. Als Brennstoffe kommen Erdgas, Biogas, Klärgas, Flüssiggas und Heizöl infrage, wobei je nach Anwendungsszenario häufig nur einer der Genannten zur Verfügung steht.

© SWENGIN 2017

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