Mit Wärmeresten geizen

Ein ORC-Dampfmotor kann aus industriellen Abwärmeströmen elektrische Energie gewinnen.
Nach Quelle: E&M Powernews, 19. Mai 2016

Wer seine Abhängigkeit von Energie- und Rohstoffimporten senken will, sollte über die Veredelung von Abwärme nachdenken. Einen Dampfmotor, der mit Ethanol als Kreislauf-Medium betrieben wird und der mit vergleichsweise niedrigen Temperaturen arbeiten kann, hat der Saarbrücker Hersteller DeVeTec GmbH auf der Hannover Messe vorgestellt. Der Motor ist eine Kolbenexpansionsmaschine, die es mit 8, 12 oder 16 Zylindern in V-Anordnung gibt. Seine Leistungen liegen je nach Größe zwischen 133 und 270 kW. Die Temperatur des Wärmestroms am Eingang des Motors – also die der Abwärme aus dem Industrieprozess – kann zwischen 250 und 1 000 °C betragen. Nach der Stromgewinnung im Motor bleibt dann ein Temperaturniveau von etwa 80 °C übrig. Das ist genug, um die Restwärme noch für die Bereitung von Heißwasser zu verwenden. Die Entwickler von DeVeTec bieten entweder den Motor selbst oder schlüsselfertige Anlagen zur Abwärmenutzung an. Zum Grundmodul in einem mobilen Container gehören der Motor mit Generator, die nötigen Pumpen und die Steuerung. Die kompletten Abwärmekraftwerke schließen auch noch die nötige Wärmeübertragungstechnik, also den Kondensator, den Wärmetauscher für Thermoöl, sofern dieser benötigt wird, oder die Direktverdampfer mit ein.

Mit der Lieferung der Maschine ist das Angebot aber noch nicht beendet. Zum Dienstleistungs-Paket gehören auf Wunsch des Kunden auch die Analyse der örtlichen Gegebenheiten und der technischen Voraussetzungen bei einem Projekt, Planungsleistungen, Unterstützung bei Genehmigungsverfahren, die Bauleitung und die Montage des Kraftwerks, die Schulung der Mitarbeiter, die Wartung und Instandsetzung und die Fernüberwachung der Anlage. Verfügbar ist für den Motor auch an ein System zur Schwingungsüberwachung (Noise & Vibration Guard, NVG), womit eventuelle Schäden an der Maschine rasch entdeckt werden können. Der ORC-Motor hat laut Anbieter auch im Teillastbetrieb einen sehr hohen Wirkungsgrad und könne deswegen volatile Wärmeströme speziell aus Industrieprozessen gut nutzen. Eine Anpassung an unterschiedliche ORC-Medien ist möglich, ein zusätzlicher Thermalölkreislauf istnicht erforderlich. Der elektrische Gesamtwirkungsgrad liege bei über 12 %, der ORC-Wirkungsgrad zwischen 15 und 18 %. Bei Nutzung von Strom und Restwärme mache sich das System in drei Jahren bezahlt, hieß es in Hannover.  Realisiert wurden bisher in Deutschland vier Feldtest-Anlagen, etwa im Kraftwerk Fenne, in der chemischen Industrie, der Stahlindustrie oder an einer Glashütte. Eine kommerzielle Anlage ist ebenfalls bei einem Stahlverarbeiter installiert. Dort wird die Abwärme aus 12 Glühhauben zur Stromerzeugung genutzt. Dazu koppelt man die nutzbare Abwärme über einen Thermoölkreislauf aus und überträgt sie auf einen ORC-Dampfkreisprozess. Expansionsmotor samt Generator, Einspeisemanagement und Motorsteuerung sind in einem Containermodul untergebracht. Auch in China betreibt der Anbieter zwei seiner Anlagen zur Abwärmenutzung.

Autor: Armin Müller