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Tätigkeitsbereiche

Energie- und Abwärmenutzung

Allgemeines
Dampfkraftprozess
Organic-Rankine-Cycle

Potentiale

Die Prozessinterne Nutzung von Abwärme bietet hohe Potentiale. Durch die Beachtung wesentlicher thermodynamischer Prinzipien ist eine verbesserte Brennstoffausnutzung für kleine dezentrale Energiesysteme möglich. Zu den wichtigsten Maßnahmen wenn es um Effizienzsteigerung geht, zählt die Verringerung der bei der Verbrennung anfallenden Rauchgasverluste. Sie mindern nicht nur die Effizienz der Nutzwärmeerzeugung, sondern auch die Effizienz der Stromproduktion.

Effiziente Energiesysteme

Rauchgasverluste können unter anderem durch eine stärkere Abkühlung des Rauchgases minimiert werden. Um die Abgastemperatur zu senken eignen sich unterschiedliche Maßnahmen. Dazu gehören die Abwärmenutzung durch Kraft-Wärme-Kopplung oder durch Kombi- und Nachschaltprozesse. Nachgeschaltete Kreisprozesse wie der Dampfkraftprozess oder der Organic-Rankine-Cycle, der ORC, reduzieren die Abgastemperatur unmittelbar und können eingesetzt werden wenn die Abwärme sonst nicht genutzt werden kann.

Verfahren und Funktion

Im Dampfkraftprozess wird Wasserdampf in einem Kreisprozess überhitzt und in unserem Falle in einer Hubkolbenexpansionsmaschine entspannt. Dadurch wird zunächst Wärme in mechanische Arbeit umgewandelt. Diese treibt einen Generator an, der eine elektrische Leistung erzeugt. Der entspannte Dampf wird auskondensiert. Bei Bedarf kann Wärme am Kondensator abgegriffen werden. Über eine Speisewasserpumpe wird das Kondensat einem Verdampfer wieder zugeführt.

Vorteile

In einem geschlossenen Kreislauf und ohne Verwendung gefährlicher Wärmeträger, lässt sich ein robustes und wartungsarmes System betreiben. Es verfügt über eine automatische Steuerung und fällt nicht unter die Dampfkesselverordnung Gruppe IV.

Durch diese Kleinkraftwerke ist eine optimierte Abwärmenutzung für Deponie- und Biogasanlagen möglich. Somit kann die Wirtschaftlichkeit eines Prozesses gesteigert werden und gleichzeitig CO2-Emissionen vermieden werden. Mit der Integration der Kleinanlage nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wird der zusätzlich erzeugte Strom auch durch die Einspeisevergütung berücksichtigt. Eine Eigenstromnutzung in Verbindung mit einer Förderung nach KWK-Gesetz ist alternativ auch möglich.

Der ORC-Prozess gleicht weitgehend dem Dampfturbinenprozess. Anstatt des Arbeitsmediums Wasser wird jedoch ein organisches Arbeitsmittel verwendet. Weil die Temperaturniveaus in diesem Kreisprozess gering sind, ist der ORC-Prozess für die Abwärmenutzung prädestiniert. Eine ORC-Anlage bietet trotz eingeschränkter elektrischer Wirkungsgrade (aufgrund des geringen verfügbaren Temperaturgefälles) erhebliche betriebliche Vorteile:

  • hohe Robustheit
  • gute Regelbarkeit
  • Teillastfähigkeit
  • Automatisierbarkeit
  • geringer Wartungs- und Instandhaltungsaufwand
  • kontinuierlicher Betrieb möglich
  • kein Dampfkesselwärter notwendig
  • in bestehende Biomassefeuerungsanlagen nachrüstbar
  • ermöglicht Abwärme mit niedriger Temperatur (200°C – 80°C) in Strom zu wandeln

Wir planen und errichten ORC-Anlagen mit hoher Verfügbarkeit im Bereich von 5 – 150 kW. Beispielhafte Einsatzgebiete sind Biogasanlagen, Deponiegas, Klärschlammbehandlung und Abwärme von Mikrogastrubinen.