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Hochschule Bremen - University of Applied Sciences

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Organic Rankine Cycle - ORC

Technologie zur Stromerzeugung aus Abwärme
Mit der Beherrschung der Energie, zunächst des Feuers, schaffte sich die Menschheit die Basis zur technischen und wirtschaftlichen Entwicklung. Energie in ihren verschiedenen Erscheinungsformen ist zur Nahrungszubereitung, zum Wohnen, zum Transport, zur Kommunikation, in der Technik, in der Industrie und in der Freizeit unverzichtbar.
Energie gehört zu den Grundbedürfnissen.

Neben dem Umstieg der Primärenergieträger ist eine weitere Prozessverbesserung bei der Energieumwandlung unabdingbar. Um den Gesamtwirkungsgrad zu steigern, kann einerseits der Prozess intern verbessert werden, anderseits kann die, an die Umgebung abgeführte Energie, meist in Form von Abwärme, weiter genutzt werden.
Dies bietet sich besonders bei der Nutzung von Biomasse zur Stromerzeugung in so genannten Biogasanlagen an. Zunehmend setzt sich die kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme durch. Dezentrale Blockheizkraftwerke geringerer Leistung werden nahe den Wärmeverbrauchern installiert. Da aufgrund der Standortnachteile im Bereich der landwirtschaftlichen Biogasnutzung eine Wärmenutzung jedoch häufig nur zum Teil möglich ist, wird eine Vielzahl von Biogasanlagen „stromgeführt“ betrieben. Daraus folgt, dass ein großer Teil der Wärmeenergie ungenutzt an die Umgebung abführt wird. Wegen der genannten Umstände, der aktuellen Strompreis-Entwicklung und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ist der Einsatz einer Technologie zur Stromerzeugung aus Abwärme eine zielführende, wirtschaftliche Variante zur Effizienzsteigerung von Blockheizkraftwerken (BHKW). Eine viel versprechende Technologie ist der ORC-Prozess. ORC steht für „Organic-Rakine-Cycle“.
Ansicht des ORC-Moduls
ORC - Modul
ORC-Prozess
Der ORC-Prozess beruht auf dem Clausius Rankine Prozess. Es werden für den einfachen Prozess die gleichen Hauptkomponenten benötigt wie für den Clausius Rankine Prozess. Der Unterschied liegt im Arbeitsmittel sowie im Einsatz bei einem niedrigeren Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke.
T-s Diagramm für Refrigerant R 245fa
T-s Diagramm
Während im Dampfkraftprozess Wasser als Arbeitsmittel eingesetzt wurde, wird im ORC-Prozess ein organisches Arbeitsmittel mit entsprechenden thermodynamischen Eigenschaften verwendet. Die wesentlichen Unterschiede zum Arbeitsmittel Wasser sind:
- Die begrenzte maximale Temperatur im Prozess, da bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur die Zersetzung des organischen Arbeitsmittels beginnt.
- Der Verlauf der Sattdampflinie hat je nach eingesetztem Arbeitsmittel eine isentrope oder positive Steigung.
Ansprechpartner
Name Telefon E-Mail
Smolen, Slawomir, Prof. Dr.-Ing. +49 421 5905 3579  senden

ORC-Modul
Thermoölerhitzer für ORC-Anlage
Organic Rankine Cycle - Kompaktmodul
- Inbetriebnahme der Schraubenmaschine Aerzner VMY 046 als Expansionsmaschine im ORC - Prozess mit R245fa
ORC - Modul
Expansionsmaschine VMY 046
Organic Rankine Cycle
Nachdem die Schraubenexpansionsmaschine mit einem Ölkreislauf versehen wurde, ging die Schraubenmaschine erstmals am 17.02.2014 in Betrieb.
Die Expansionsmaschine leistete hier 13 kW bei 1700 min-1
 

 

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