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Mit Hilfe eines Organic Rankine Cycle (ORC) lässt sich thermische Energie auch bei relativ niedrigen Temperaturen (100°-350°C) in mechanische bzw. elektrische Energie umwandeln. Das ORC-Prinzip basiert auf dem herkömmlichen Dampfkraftwerksprozess (Clausius Rankine Cycle) mit dem Unterschied, dass anstelle von Wasser ein organisches Arbeitsmedium eingesetzt wird. Organische Arbeitsmedien haben den Vorteil, tiefere Siedetemperaturen zu besitzen, sodass auch Abwärme mit Temperaturen unter 350 °C zur Stromerzeugung nutzbar gemacht werden kann. Der Organic Rankine Cycle (Abkürzung: ORC) ist ein Verfahren zum Betrieb von Dampfturbinen. Der Name des Verfahrens geht auf William John Macquorn Rankine (1820-1872) zurück. Mini orc turbinectomie. Der OR-Cycle ist ein Clausius-Rankine-Prozess, bei dem statt Wasser ein organisches Medium als Arbeitsmittel eingesetzt wird. Das Verfahren kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und -senke zu niedrig ist für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine.
Das Potenzial für ORC-Anlagen in diesem niedrigen Leistungssegment schätzt Klein für die nächsten Jahre in Deutschland auf 600 Stück – und zwar allein für Bosch KWK Systeme. Bei einem erwarteten Marktanteil von 30% bis 50% beläuft sich der Gesamtmarkt grob geschätzt auf rund 1500 Anlagen. Typische Anwendungen für ORC fänden sich bei Gasmotoren oder in der Industrie. Bei einer Betriebsdauer von rund 8000 h jährlich amortisiere sich die Investition bereits nach rund vier bis fünf Jahren. Mini orc turbine 5e. Das Bundesumweltministerium unterstützt ORC-Projekte in Kempen und Kitzingen Das Bundesumweltministerium unterstützt die ORC-Technik. Mittel aus dem Umweltinnovationsprogramm wurden etwa für zwei aktuelle Projekte in Kempen und in Kitzingen zur Verfügung gestellt. So werden die Stadtwerke Kempen die Abgase dreier mit Erdgas betriebenen Gasmotoren einer KWK-Anlage einem ORC-Prozess zuführen. Bei der Eisen- und Aluminiumhütte Franken Guss in Kitzingen soll mittels ORC die Abwärme des Rauchgases einer Heißwind-Kuppelofenanlage genutzt werden.
Bei flächendeckendem Einsatz wird sogar eine Einsparung von jährlich über zwei Millionen Tonnen allein in Deutschland prognostiziert. Möglich macht das die Direktkopplung von Turbine und Generator und ein optimiertes Schaufeldesign. Die Turbine erhält dadurch einen deutlich höheren Wirkungsgrad als konventionelle Turbinen in ihrer Leistungsklasse und ist sehr viel kompakter. Zahlreichen Unternehmen ermöglicht sie erstmals die optimale energetische Nutzung der anfallenden Dampfmengen. ERSCHLIESSUNG BISLANG UNGENUTZTEN POTENZIAL Die TURBONIK-Gründer Dr. Johannes Grob, Dr. Björn Bülten und Ralf Paucker forschten viele Jahre am Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) in Oberhausen an neuen Entwicklungen zum Thema Abwärmeverstromung mit sogenannten ORC-Turbinen. Organic Rankine Cycle: Kleinst-ORC-Anlage aus Frankreich - Regenerativenergien - SmarterWorld. Ihre Erkenntnisse nutzten sie, um schließlich die neue Mikro-Dampfturbine für Wasserdampf zu entwickeln. Zusammen mit Martin Daft, der für betriebswirtschaftliche Themen zuständig ist, gründete das Team die TURBONIK GmbH mit Sitz in Dortmund als Spin-Off des Fraunhofer Instituts UMSICHT.
Würden statt der bisher üblichen Fluide natürliche Kältemittel oder Hydrofluorolefine (HFO) verwendet, lassen sich die CO 2 -Emissionen bei der Stromerzeugung erheblich senken. Die Organic-Rankine-Cycle-Technik wird heute häufig in Verbindung mit Gasturbinen, Holzfeuerungen und Geothermie eingesetzt, um aus Abwärme Strom und Prozesswärme zu gewinnen. Wenn in Biogasanlagen keine Möglichkeit der Wärmenutzung in der Umgebung vorhanden ist, bietet die ORC-Technik eine Möglichkeit, die Abwärme des Blockheizkraftwerks (BHKW) nochmals zur Stromerzeugung zu nutzen. Organic Rankine Cycle: Prinzip & Anwendungen. Auch in Holzheizkraftwerken fällt Abwärme mit hohen Temperaturen an, die mit einem ORC-Dampfkraftprozess nutzbar gemacht werden kann. In der Regel kommt dazu ein Thermoölkreislauf zwischen dem HKW und der ORC-Anlage zum Einsatz, der die Energie aufnimmt. Wahlweise kann diese Energie dann dem ORC-Prozess zugeführt und zur Stromproduktion genutzt oder bei entsprechendem Wärmebedarf über einen Wärmetauscher an z. eine Fernwärmeleitung ausgekoppelt werden.
Aufgrund der langjährigen erfolgreichen Kooperation von Fraunhofer UMSICHT mit der Energieversorgung Oberhausen AG (evo) – in Person ihres technisches Vorstands Bernd Homberg und des Leiters ihrer Kraftwerkssparte, Christian Basler –war ein Partner für den Praxistest der Mikro-Dampfturbine rasch gefunden. Schließlich haben evo und Fraunhofer UMSICHT bereits bei der Konzepterstellung für die Stadt Oberhausen im Rahmen des Projekts "KWK-Modellkommune" sowie beim Praxistest einer bei Fraunhofer UMSICHT entwickelten Redox-Flow-Batterie erfolgreich zusammengearbeitet: "Wir sind Dank der langjährigen, persönlichen Verbundenheit mit dem Institut eingespielte Partner", erinnert evo-Vorstand Bernd Homberg daran, dass sein Unternehmen 1990 zu den Mitgründern des Fraunhofer UMSICHT-Instituts gehörte. Wie schon beim Pilotprojekt "Redox-flow-Batterie" oder auch der Planung und Errichtung des "Flex-KWK" in Barmingholten, einer Anlage, die Strom und Wärme produziert und mittels intelligenter Steuerungstechnik in ein so genanntes virtuelles Kraftwerke eingebunden werden kann, passt auch die Mikro-Dampfturbine ganz ausgezeichnet in die Unternehmensstrategie der evo: "Das entscheidende Stichwort ist dabei 'Effizienz'", bringt es Christian Basler auf den Punkt.
Die Entwicklung bei der ORC-Technik (Organic Rankine Cycle) schreitet voran. Haben sich große Module in den vergangenen Jahren bereits etabliert, so wird der Einsatz auch bei kleineren Leistungen unter 1 MW möglich "Bis zu 50% der weltweit in der Industrie eingesetzten Energie gehen als Abwärme verloren", konstatiert Ralf Klein, Vorsitzender der Bosch KWK Systeme. "Allenfalls Abwärmequellen mit einer hohen thermischen Leistung ab 2, 5 MW werden in der Praxis derzeit zur Stromerzeugung genutzt – um niedrigere Leistungen umzuwandeln, fehlte es bislang an effizienten Lösungen. Mini orc turbines. " Bosch bietet nun eine Anlage für die Verstromung von Abwärme bereits ab einer thermischen Leistung von 500 kW und Vorlauftemperaturen für die ORC-Anlage von 90 °C bis 150 °C an. Die Anlage basiert auf einem thermodynamischen Kreisprozess nach dem Prinzip des Organic Rankine Cycle, kurz ORC: Statt Wasser kommen dabei andere Arbeitsmedien auf Basis organischer Verbindungen zum Einsatz. Boschs Pilotanlage steht bei der Rhein-Main Deponie (RMD) im hessischen Flörsheim.