Im vorliegenden Projekt wurde unter der Projektträgerschaft der Firma BINDER eine auf Biomasse-Verbrennung beruhende KWK-Prototypanlage entwickelt, welche über Sattdampf-Erzeugung im mittleren Temperaturbereich (*250°C Dampftemperatur) und Wassereinspritzung Nassdampf mit ~200°C erzeugt und dieser in einer gedichteten Expansionsmaschine in nutzbare mechanische und nachfolgend elektrische Energie umgewandelt wird.

BINDER ist Hersteller von Biomasseheizanlagen im Leistungsspektrum zwischen 150 kW und 8 MW. Obwohl im Leistungsbereich bis ca. 3 MW bereits Prozessdampfanlagen mit einem Dampfdruck < 10 bar entwickelt und geliefert wurden, gab es zur Zeit der Projektbeantragung für den Anwendungsbereich der mittleren Prozesswärme (Dampftemperatur ca. 250 °C) keine biomassebetriebenen Dampfanlagen. In diesem Temperaturbereich wurde vorwiegend mit Thermoölkesseln und nachgeschalteten ORC-Turbinen gearbeitet, diese Anlagen sind allerdings investitionsmäßig sehr aufwendig.

Im Rahmen dieses Projektes wurde daher die Biomasseheizanlage so entwickelt, dass in einem Rauchgaskessel Sattdampf mit ca. 250 °C erzeugt wird. Dieser Sattdampf wird durch Einspritzung mit vorgewärmtem Wasser in Nassdampf mit ca. 200 °C umgewandelt. Der Nassdampf wird in einer Rotationsexpansionsmaschine in mechanische Energie und durch Koppelung der Expansionsmaschine mit einem Generator in elektrische Energie umgewandelt. Die Rotationsexpansionsmaschine läuft dabei zur Vermeidung von bei Gleichdruckturbinen üblichen Spaltverlusten als gedichteter Mehrkammerschiebermotor. Grundlegende Vorberechnungen aus Vorprojekten zeigten, dass ein Umwandlungswirkungsgrad (ηmech) von etwa 12 bis 15 % erreicht werden kann und die Reibverluste an den radialen Dichtleisten in geringfügigem Rahmen gehalten werden können, wenn die Dampftemperatur 200 °C nicht übersteigt.

Hauptziel des Projektes war es somit, über die Koppelung der Biomassewärmeerzeugung und die Nutzung des vorgeschalteten Dampfprozesses eine kostengünstige KWK-Anlage, insbesondere für den industriellen Bereich, künftig anbieten zu können.