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Industrielle Abwärme: Wälzkolbenexpander ermöglicht ORC-Prozess ab 80 Grad

Enva Systems: ORC- Pilotanlage vor der Inbetriebnahme ohne Verkleidung und Isolierung
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Die ENVA Systems GmbH beschäftigt sich seit dem Jahr 2009 mit der energetisch-, sowie wirtschaftlich sinnvollen Nutzung von Abfallwärme zur Stromerzeugung. Laut einer Studie des Fraunhofer UMSICHT Instituts aus dem Jahr 2006 besteht allein in Deutschland ein technisches Potential für die Nutzung von Abwärme von 8,4 GWel. Jetzt hat das Cleantech-Unternehmen aus Marl in Nordrhein-Westfalen ein neues ORC-Modul vorgestellt, dessen Kernstück ein spezieller Wälzkolbenexpander ist.

Enva Systems: ORC- Pilotanlage vor der Inbetriebnahme ohne Verkleidung und Isolierung
ORC- Pilotanlage vor der Inbetriebnahme ohne Verkleidung und Isolierung (Quelle: Cleantech-Unternehmen ENVA Systems GmbH aus Marl)

Cleantech & Abwärme News / Marl. Der spezielle Wälzkolbenexpander erzielt nach Angaben des Cleantech-Unternehmens schon bei „sehr geringen“ Verdampfungsdrücken im Arbeitsmedium einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad. Herkömmliche Turbinen sind dazu nicht in der Lage. Bereits ab Temperaturen von über 80°C erzeugt der ENVA ORC-Prozess elektrischen Strom.

Eine weitere Besonderheit des ENVA ORC-Moduls ist die Möglichkeit es individuell an unterschiedliche thermische Leistungen anzupassen. Hierdurch wird die optimale Verstromung der bisher ungenutzten Abfallwärme garantiert.

Für den elektrotechnischen Teil (Steuerung und Stromerzeugung) des ORC-Moduls werden die Komponenten des weltweit führenden Systemanbieter ABB eingesetzt. Unter anderem die neue Generation der Asynchrongeneratoren mit der Effizienzklasse IE4 ( International Efficiency Class 4). Durch die Verwendung eines IE4 Aggregates anstelle eines Generators mit niedrigerem Wirkungsgrad kann eine erhebliche Verbesserung der Effizienz erzielt werden, die zu substanzieller Energiegewinnung während der Nutzungsdauer des ORC-Moduls führt.

Energieeinsparung und Effizienz sind die Herausforderungen denen sich Industriebetriebe und Betreiber von Blockheizkraftwerken vor dem Hintergrund der hohen Energiekosten und des Umweltschutzes stellen müssen. Doch während das Gros der Maßnahmen bisher im Wesentlichen auf die Energieeinsparung ausgerichtet ist, birgt die wirtschaftliche Nutzung von Abfallwärme zur Stromerzeugung noch ein großes Potenzial.

Hintergrund: Organic Rankine Cycle von Enva Systems

Der Organic Rankine Cycle ist ein vielversprechender Lösungsansatz, um Abwärme etwa aus BHKWs sinnvoll zu verwerten. Bei dieser Technologie wird anstatt Wasser ein organisches Medium bzw. Kältemittel verdampft und über eine Expansionseinheit, ähnlich wie in einem herkömmlichen Kraftwerk, entspannt und anschließend über die Rückkühlung wieder verflüssigt. Die dabei entstandene mechanische Energie wird über einen Generator zu Strom umgewandelt, welcher zur Eigenstromsubstitution genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.

Die ORC- Anlage zur Stromerzeugung wird bereits seit vielen Jahren z.B. in Biomassekraftwerken eingesetzt und ist damit keine Neuheit auf dem Energiemarkt. Jedoch Abwärmepotentiale mit einer Temperatur von unter 90°C aus energetischer sowie ökonomischer Sicht sinnvoll zu verstromen ist eine Innovation, welche die ENVA Systems GmbH nun mit Ihrem selbstentwickeltem ORC- Modul zur Marktreife geführt hat.

In den meisten Fällen wird Wärme auf einem Temperaturniveau von unter 100 Grad Celsius außer für Heizzwecke – wozu in vielen Fällen keine sinnvolle wirtschaftliche Möglichkeit besteht – ungenutzt an die Umwelt abgegeben und somit keiner wirtschaftlichen Nutzung zugeführt. Vor diesem Hintergrund hat die ENVA Systems GmbH einen ORC-Prozess entwickelt, der im Niedertemperaturbereich eingesetzt werden kann.

ORC-System im 20-Fuß-Container

Die komplette ORC-Anlage wird entweder als montiertes ORC-Modul zur Installation in einem Technikraum oder anschlussfertig in einem 20-Fuß-Container zur Außenaufstellung auf dem Betriebsgelände geliefert. Insbesondere die robuste Bauweise und der im Gegensatz zu herkömmlichen ORC-Prozessen einfache Aufbau der Anlage machen den Einsatz wirtschaftlich hoch interessant.

(Dieser Beitrag über die Nutzung industrieller Abwärme im Rahmen eines Organic Rankine Cycle mit dem neuen ORC-Modul von ENVA Systems aus Marl erschien am 4.2.2014 auf CleanThinking.de)

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