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Kraftwerkskomponentenprüfstand

Klassisch wird Strom über einen Wasser-Dampf-Prozess erzeugt. Zum Antrieb einer Dampfturbine muss ein ausreichend großes Temperatur- und Druckgefälle vorhanden sein. Die vergleichsweise geringen Abwärmetemperaturen bei Industrieprozessen reichen jedoch nicht aus, um einen Wasser-Dampf-Prozess aufzubauen. Genau hier bieten Niedertemperaturkreisprozesse wie zum Beispiel der Organic-Rankine-Cycle (ORC) eine interessante Möglichkeit, die anfallende Abwärme zur Stromerzeugung zurückzugewinnen. Der ORC-Prozess erfolgt auf Basis eines organischen Arbeitsmittels. Beispielsweise eignet sich dafür Ethanol, das bei gleichem Druck eine deutlich niedrigere Verdampfungstemperatur als die von Wasser besitzt. Somit bieten – auf die jeweilige Situation angepasste – ORC-Anlagen ein Potenzial für bessere Energienutzung.

Zur Untersuchung von ORC-Prozessen betreibt der DEW einen ORC-Kreislaufversuchstand auf Basis des Arbeitsfluids Ethanol. Dabei stehen unterschiedliche Forschungsschwerpunkte im Vordergrund. Zunächst werden die Kreisläufe mit verschiedenen Turbinen für die jeweilige Einsatzumgebung optimiert. Dazu kann durch Beimischung von Wasser in das Ethanol der Kondensationsdruck an die vorhandene Kühltemperatur angepasst werden. Anschließend werden geeignete Wärmeübertrager-Konzepte zur Auskopplung der Abwärme aus dem Prozess untersucht.

Prüfstandspezifikationen:

  • Arbeitsmittel: Ethanol, Ethanol-Wasser-Gemische, Wasser mit = 140 g/s
  • Maximaler Betriebsdruck = 40 bar
  • Maximale Verdampfungstemperatur = 40 °C (Ex-Schutz)
  • Rekuperation im Gleich- und Gegenstrombetrieb
  • Variabler Kondensationsdruck
  • Prüfraum für die Expansionsmaschinen: 1,8 x 1,5 x 1,0 m