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Der Organic Rankine Cycle (ORC) ist neben dem Kalina Cycle einer der wenigen Kreisprozesse, der für eine Stromerzeugung auf Niedertemperaturniveau geeignet ist. Durch Optimierungsansätze, die auf eine gute Anpassung der Temperaturprofile von Wärmequelle bzw. -senke mit dem ORC abzielen, können Effizienzsteigerungen im Bereich von 15 % bis 25 % erreicht wer-den. Optimierungsmaßmahmen sind z.B. die Auswahl geeigneter Arbeitsmedien, die zweistufige Entspannung, die überkritische Fahrweise oder der Einsatz zeotroper Gemische als Arbeitsmedien. Veröffentlicht in Climate Change | 16/2012.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Im Rahmen des Projektes werden dezentrale Systeme zur Verstromung von Abwärme untersucht, wobei thermische Energiespeicher eingesetzt werden, die zeitliche Variationen in Leistung und / oder Temperatur des verfügbaren Abwärmestromes kompensieren sollen. Ziel ist es, bisher ungenutzte Abwärmeströme zu nutzen. Zum Einsatz kommen sollen dabei möglichst kompakte Energieumwandlungsmodule, in die die drei thermischen Teilprozesse Übertragung der Abwärme, Speicherung und Kreisprozess integriert sind. Für die technologische Umsetzung dieser Teilprozesse können verschiedene Konzepte angewendet werden. Ziel des Projektes ist der Vergleich verschiedener Konfigurationen sowie eine Potenzialabschätzung für die speicherunterstützte Verstromung. Schwerpunkte bilden die Anpassung der Speichertechnik sowie die Auswahl eines geeigneten Kreisprozesses, wobei hier vor allem der ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) betrachtet wird, aber auch andere Konzepte (Dampfmotor, Kalina-Zyklus, Stirlingprozess) berücksichtigt werden. Zur Durchführung der Analyse wird ein modulares Simulationsprogramm entwickelt, das die Berechnung des transienten Verhaltens von Systemen zur speicherunterstützten Verstromung ermöglicht. Als Fallbeispiele werden der Abwärmestrom, die bei einem Elektroofen anfällt sowie eine Anlage zur Herstellung von Kalksandsteinen untersucht.
Das Projekt "Geothermal project Bruchsal - Stage 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Energie- und Wasserversorgung Bruchsal GmbH durchgeführt. Objective: The ultimate aim of the project is twofold: - to utilize geothermal energy for the heating supply of sports, industrial facilities, and a residential area, and to generate electricity using an organic rankine cycle (ORC). The special aim of phase 5-6 is to connect the production and the injection well and to set up the pumping equipment in order to allow interference tests between the wells GB1 and GB2 and the reservoir evolution. Expected annual energy savings are now estimated at 1000 TOE/yr with a corresponding payback of 20 years. General Information: This is a continuation of the Bruchsal project already supported by EEC contracts DG XII - A2/060 and DG XVII GE 70/81 - GE 214/83. Both wells will be connected, GB2 because of its higher transmissivity will be used as an injection well. The following scientific examinations are scheduled: - Precipitation of Fe-Mn-CO3 components to avoid injectivity decrease. - Water analysis in both wells + gas and isotopic examination - Interaction between geothermal water and reservoir rocks. - Corrosion examination in casing and loop. Achievements: Preliminary results suggest that Bruchsal doublet would be operational at 50 m3/h flow rate - 100 degree C temperature with economic electricity pumping consumption. The 4,5 days injection test has proven the hydraulic, geohydraulic and geochemical workability of the geothermal loop. At 59 m3/h flow rate no pressure increase was measured at the injection well. Operating pressure will be maintained over 10 Bars and the HCl injection system will be kept in operation to maintain a low pH. Prime Contractor: Stadt Bruchsal; Bruchsal; Germany.
Das Projekt "Verstromung von KWK-Abwärme mit ORC-Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtwerke Kempen GmbH durchgeführt. Da die produzierte Wärme, aufgrund der tendenziell sinkenden Nachfrage, besonders in den Sommermonaten nicht mehr abgenommen werden kann, müsste die KWK-Anlage in ihrer Leistung reduziert werden. Dadurch würden gleichzeitig auch die Stromproduktion und damit die Einnahmen sinken. Um aber auch in Zukunft wirtschaftlich agieren zu können, ist die optimale Auslastung des BHKW mittels einer ORC-Anlage, welche die überschüssige Abwärme nutzt und damit wiederum Strom produziert, geplant. Der Grundgedanke hierbei ist, das vorhandene BHKW in seiner Effizienz zu verbessern und die Stromproduktion im KWK-Prozess zu steigern. Zusätzlich soll die gesamte anfallende Abwärme aus der KWK und der ORC-Anlage der Fernwärmeversorgung zugeführt werden. Ziel des Vorhabens ist es, den elektrischen Wirkungsgrad des BHKW um 2,02 Prozent auf 44,03 Prozent zu erhöhen und damit auf die Verlagerung der Nachfrage von weniger Wärme hin zu mehr Strom reagieren zu können. Das BHKW besteht aus fünf KWK-Anlagen mit einer Gesamtleistung von rd. 13,5 MW. Es wird beabsichtigt die Abgase der Gasmotoren von drei KWK-Anlagen als Wärmequelle für die ORC-Anlage zu nutzen. Dazu muss ein Thermoölkreislauf zwischen den Gasmotoren und der ORC-Anlage installiert werden, der die Energie abgasseitig (ca. 450 oC) aufnimmt. Wahlweise kann diese Energie dem ORC-Prozess zugeführt oder bei entsprechendem Wärmebedarf über einen Wärmetauscher an die Fernwärmeleitung ausgekoppelt werden. Auch ein Mischbetrieb, d.h. ein Teil der Energie wird dem ORC-Prozess und ein Teil der Fernwärmeversorgung zugeführt, ist vorgesehen.
Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadtwerke Esslingen am Neckar GmbH & Co. KG (SWE) durchgeführt. Im Rahmen des Projektes werden dezentrale Systeme zur Verstromung von Abwärme untersucht, wobei thermische Energiespeicher eingesetzt werden, die zeitliche Variationen in Leistung und / oder Temperatur des verfügbaren Abwärmestromes kompensieren sollen. Ziel ist es, bisher ungenutzte Abwärmeströme zu nutzen. Zum Einsatz kommen sollen dabei möglichst kompakte Energieumwandlungsmodule, in die die drei thermischen Teilprozesse Übertragung der Abwärme, Speicherung und Kreisprozess integriert sind. Für die technologische Umsetzung dieser Teilprozesse können verschiedene Konzepte angewendet werden. Ziel des Projektes ist der Vergleich verschiedener Konfigurationen sowie eine Potenzialabschätzung für die speicherunterstützte Verstromung. Schwerpunkte bilden die Anpassung der Speichertechnik sowie die Auswahl eines geeigneten Kreisprozesses, wobei hier vor allem der ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) betrachtet wird, aber auch andere Konzepte (Dampfmotor, Kalina-Zyklus, Stirlingprozess) berücksichtigt werden. Zur Durchführung der Analyse wird ein modulares Simulationsprogramm entwickelt, das die Berechnung des transienten Verhaltens von Systemen zur speicherunterstützten Verstromung ermöglicht. Als Fallbeispiele werden der Abwärmestrom, die bei einem Elektroofen anfällt sowie eine Anlage zur Herstellung von Kalksandsteinen untersucht.
Das Projekt "Umwandlung von Prozesswärme in Strom via ORC-Prozess (Organic-Rankine-Cycle) in der Glasindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von E.ON Business Solutions GmbH durchgeführt. Zur energieeffizienten Nutzung von überschüssiger Abwärme plant die E.ON Business Solutions GmbH bei der Kristall-Glasfabrik Amberg GmbH ein ORC-Modul nebst Wärmeübertrager zu planen und zu installieren. Kristall-Glasfabrik Amberg GmbH soll die Anlage im Rahmen einer Pacht betreiben.
Das Projekt "Bau und Betrieb der Biostromerzeugungsanlage BISEA 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BISEA GmbH durchgeführt. Die BISEA GmbH plant den Bau und den Betrieb einer Anlage zur Vergasung fester Biomasse zur Strom- und Wärmeerzeugung. Mit der geplanten Leistung der Anlage von jährlich 3 300 Megawattstunden wird eine Einsparung von rund 2000 Tonnen des Treibhausgases Kohlendioxid erreicht. Die Idee der Holzvergasung ist eigentlich nicht neu. Schon in den vierziger Jahren fuhren erste LKW mit einem solchen Antrieb. Heute sind überwiegend Festbettvergaser in Betrieb. Die Brennstoffleistung dieser Anlagen ist jedoch auf 1 Megawatt begrenzt, da in diesen Anlagen die bei der Vergasung entstehenden Teere nur bedingt beherrschbar sind. Neu an dem Verfahren der BISEA GmbH ist die Kombination eines stationären Wirbelschichtvergasers mit einer Ölwaschanlage. Das BISEA-Verfahren basiert auf Forschungsarbeiten der Universität Stuttgart. Dort wurden Teerminderungsversuche in einer stationären Wirbelschichtanlage untersucht. Das BISEA-Verfahren verknüpft die dabei erzielten Ergebnisse mit einer Ölwäsche, mit der die Restteere aus dem in der Wirbelschicht erzeugten Produktgas fast restlos entfernt werden können. Mit dem resultierenden Produktgas können Gasottomotore im Dauerbetrieb gefahren werden. Mit dem BISEA-Verfahren können die Vorteile von Wirbelschichtanlagen, insbesondere größere Feuerungsleistungen als 1 Megawatt, genutzt werden. Es soll holzartiges Material aus der Landschaftspflege in der Region zum Einsatz kommen. Zur Bindung von Schadstoffen und zur Reduzierung von Teer soll in die stationäre Wirbelschichtvergasung Dolomit zugegeben werden. Die Restteere werden durch Gaswäsche mittels Rapsöl entfernt. Das Öl nimmt den Teer auf und wird nach und nach in den Vergasungsprozess zurückgeführt. Das gereinigte Gas soll in BHKW zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Aus der dabei resultierenden Abwärme wird mittels eines ORC-Prozesses zusätzlich Strom gewonnen. Die letztendlich verbleibende Niedertemperaturwärme wird zur Holztrocknung in einem Drittbetrieb eingesetzt. Durch den Einsatz von Holz aus der Landschaftspflege können darüber hinaus Probleme bei der Entsorgung dieses Materials, das ohne Vorbehandlung nicht mehr auf Deponien abgelagert werden darf, vermieden werden.
Das Projekt "EnEff:Wärme - ORC-Prozesse zur Abwärmenutzung an BHKW-Motoren - Phase 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Gesamtziel dieses Projektes ist es, eine KWK-Lösung für kleinere Biofestbrennstoff-Feuerungen zu entwickeln, die bisher nur zur Wärmeerzeugung betrieben werden. Hierzu soll ein angepasster ORC-Prozess im Leistungsbereich um 100 kWel nebst geeigneter Einbindung technisch im Detail entwickelt und in einer Pilotanlage erprobt werden. Vergleichbare Hochtemperatur-ORC-Prozesse in KWK-Anwendungen wurden bisher nicht gezeigt. Projektpartner ist ein Unternehmen, das eine thermische Behandlung anfallender Feststofffraktionen einsetzen will. Die dafür nötige Wärme soll in einer Biofestbrennstoff-Feuerung erzeugt werden. Zwei parallele ORC-Module sollen das Exergiegefälle zwischen Feuerung und Wärmenutzung nutzen. Die ORC-Anlage soll in zwei Schritten aufgebaut werden, was die Möglichkeit für eine Weiterentwicklung des zuerst aufgestellten und erprobten ORC-Modules schafft. Ziel des Projektes ist die Technologieweiterentwicklung, -erprobung und -demonstration in einem aussichtsreichen Applikationsgebiet, in dem eine erhebliche Anzahl kleinerer Biofestbrennstoff-Feuerungen so mittelfristig wirtschaftlich sinnvoll auf KWK-Betrieb umgerüstet werden kann. Die Systemintegration und erforderlichen Prozessschnittstellen zum ORC sind in Verbindung mit ORC-Auslegung und -Konstruktion zu analysieren. Danach ist der ORC-Prozess sukzessive im Detail auszulegen und zu konstruieren, danach zu bauen, zu erproben, zu optimieren und dann ein zweites ORC-Modul nochmals zu erproben.
Das Projekt "Nutzung der Abwaerme von Fahrzeugmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mercedes-Benz Group AG durchgeführt. General Information: Between 60 per cent and 80 per cent of the applied fuel energy in heat engines is lost to the ambient environment as waste exhaust heat. Suitable equipment could turn some of that heat into useful mechanical energy, e.g. an exhaust gas turbine, a Stirling engine or a steam-driven system. Daimler-Benz AG carried out a feasibility study of the possible application of a diesel engine coupled with a rankine bottoming cycle. It is shown that a 38 t heavy-duty truck of 206 kw on a long haul (Rotterdam-Verona) can reduce its fuel consumption for the same output by 10.5 per cent (using the working fluid fluorinol-50). According to rough estimates this corresponds to approx. 90,000 t of diesel fuel per year on fuel savings in the federal republic of Germany (based on the figures for 1980). The payback time of this system is however too long under the present technical and economic conditions. The unrealistic limit case of the adiabatic diesel engine (no heat exchange between gas and wall) with bottoming cycle was also included in the calculations as the theoretical limit and the results indicated fuel savings of 25 per cent. If we consider a trend to higher energy prices, the insulated diesel engine (reduced heat exchange between gas and wall) operating at higher temperatures and efficiency together with a rankine bottoming cycle may have a chance in future even from an economic point of view.
Das Projekt "Teilprojekt: ORC-Entwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Orcan Energy GmbH durchgeführt. Orcan Energy AG entwickelt und baut Organic-Rankine-Cycle(ORC)-Produkte zur Abwärmenutzung im Leistungsbereich von 20 Kilowatt elektrischer Leistung. Um die Energiepotenziale zum Beispiel in der Industrieabwärme zu heben, soll gezeigt werden, dass ORC-Systeme mit Materialkosten von weniger als 1.000 Euro pro Kilowatt möglich sind. Die spezifischen Kosten müssen dafür durch eine Steigerung des Wirkungsgrades und eine Reduktion der Komponentenkosten gesenkt werden. Deshalb wird auf Komponenten-Eigenentwicklungen verzichtet und nach Standardkomponenten gesucht. Diese müssen für den Einsatz in ORC qualifiziert und das ORC-Design zur Aufnahme dieser Komponenten bei gleichem oder besserem Systemverhalten optimiert werden. In einer Testinstallation wird die Machbarkeit im Industrieumfeld gezeigt.
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| Förderprogramm | 80 |
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