Kostengünstiger Membranmotor-Klein-ORC-Anlage
Thema:
Entwicklung einer kostengünstigen Membranmotor-Klein-ORC-Anlage im Leistungsbereich bis 150 kW (thermisch) u. 15 kW (elektrisch), sowie Bau einer ORC-Pilotanlage zur Abwärmenutzung u. Verbesserung des Wirkungsgrades einer Biogasanlage um 10%
Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (ZIM VP in den Jahren 2013–2015)
Ergebnis:
Im Projekt wurde eine Klein-ORC-Anlage als Nachrüstmodul für Biogasanlagen entwickelt und erprobt. Dabei sollte die in Biogasanlagen bis 350 kW (elektrisch) nicht genutzte Prozesswärme mit Hilfe eines Gasdruckmembranmotors mit einer Leistung von 15 kW (elektrisch) verstromt werden. Dadurch werden bei bisher ohne Wärmenutzungskonzept betriebenen Biogasanlagen die Anforderungen an das EEG 2012, das eine Nutzung der Abwärme auch durch ORC-Anlagen als Voraussetzung für die weitere Förderfähigkeit vorsieht, erfüllt.
Im Projekt sollten hierzu folgende Komponenten entwickelt und gebaut werden:
- geeignete Wärmetauschersysteme,
- ein Gasdruckmembranmotor für hohe Leistungen, Volumendurchsätze, Drücke, Temperaturen und chemische Anforderungen des Betriebsmittels,
- geeignete Betriebsmittel,
- gekapselte schmierungsfreie Drehschiebersteuerungen für die Einsatzbedingungen des Gasdruckmotors,
- geeignete Ansaug- und Auspuffdrosselungssysteme zur Optimierung der Strömungsverhältnisse im Zylinderkopf,
- Prozesssteuerungs- und Regelungssysteme für den ORC-Prozess,
- ein Condition-Monitoring-System zur Überwachung und Steuerung der ORC-Anlage im Biogasprozess.
Das Projektziel wurde nur teilweise erreicht, da im Projektverlauf zwei Firmen wegen Insolvenz ausschieden. Während zu Projektbeginn der Ausfall durch ein neues Unternehmen kompensiert werden konnte, musste das Projekt 4 Monate vor Schluss durch den Ausfall des zweiten Unternehmens abgebrochen werden.
Ausblick:
Die ORC-Anlage konnte dennoch nach Projektende in Betrieb genommen werden – allerdings nicht mit dem Membranexpander, denn dieser schaffte im Projektzeitraum nicht die erforderlichen Leistungsparameter. Sie wird beim Projektteilnehmer der Hochschule Nordhausen genutzt, um in weiteren Forschungsprojekten einen geeigneten Expander zu entwickeln, damit das System eines Tages dennoch auf den Markt gebracht werden kann.