Bitte besonders den letzten Absatz lesen!!!!!!
Strom aus Abwärme
Alternativen zu Kalina und ORC: das Drehkolbengebläse
17. Mai 2010
Überall, wo getrocknet, gehärtet, gebrüht oder gebraut wird, strahlen die dazu benötigten Apparate Wärme ab. Diese einzufangen und zum Temperieren von Büro- und Verwaltungsbauten zu nutzen ist vergleichsweise aufwendig. Denn es müssen dazu großvolumige Absauganlagen installiert werden, mit denen die diffus abgestrahlte Wärme möglichst komplett erfasst werden kann. Zudem benötigt man Wärmetauscher, um die eingesammelte Wärme auf ein Trägermedium, etwa Wasser, zu übertragen, um sie in isolierten Tanks zwischenlagern zu können, so dass man auch bei Produktionspausen die an das Abwärme-Heizsystem angeschlossenen Räume beheizen kann.
Trotz dieser Mühen werden immer mehr Abwärmeanlagen gebaut. So befasst sich etwa das Fraunhofer Umsicht Institut in Oberhausen mit der Frage, wie die Energieausbeute der knapp 5000 deutschen Biogasanlagen verbessert werden kann. Denn bis auf wenige Ausnahmen werden hier die Motoren, die mit dem in Gülle- und Silagefermentern gewonnenen Methangas betrieben werden, ausschließlich zur Stromerzeugung genutzt. Die dabei anfallende Motor- und Abgaswärme bleibt dagegen weitgehend ungenutzt - was die Energieausbeute auf rund die Hälfte des Machbaren senkt.
Dass die Betreiber von Biogasanlagen nicht stärker ihre Abwärme nutzen, hat zwei Ursachen: In der Regel stehen keine Wärmesenken wie Schwimmbäder oder Gewächshäuser zur Verfügung. Und zudem ist es alles andere als einfach, die "nur" rund 450 Grad heißen Abgase und das nicht einmal 100 Grad warme Kühlwasser der Motoren in die "Edelenergie" Strom zu wandeln, sind diese Temperaturen für den klassischen Dampfprozess doch viel zu niedrig.
Um dennoch mit der Motorwärme Strom zu gewinnen, bedient man sich sogenannter binärer Systeme. Dabei wird die Energie der Abgase und des Kühlwassers über einen Wärmetauscher nicht an einen Wasserkreislauf übertragen, wie es bei konventionellen Dampfprozessen der Fall ist. Vielmehr nutzt man einen bei niedrigen Temperaturen siedenden organischen Stoff (Isopentan, Perfluorpentan), wobei sich bei diesen Stoffen der Phasenübergang von flüssig zu gasförmig nicht in einem engen Temperaturfenster vollzieht.
Bei den Anbietern dieser "Organic Rankine Cycle" genannten Technik handelt es sich um eine kleine Gruppe, die man an einer Hand abzählen kann. Dabei ist dieses Verfahren keineswegs neu. Vor allem in Nordamerika, Italien und Israel wird die ORC-Technik schon länger eingesetzt. Die Verdampfungsenergie liefern hier vor allem Öl und Gas, das verbrannt wird, während die Kombination mit Biomasseverbrennungsanlagen oder Biogasanlagen auch dort noch die Ausnahme ist.
Als Alternative zum ORC-Prozess wird gerne auch die von dem russischen Ingenieur Alexander Kalina entwickelte Technik genannt, die mit einem Stoffgemisch aus Ammoniak und Wasser arbeitet. Wegen der unterschiedlichen Siedepunkte entstehen beim Verdampfen ein ammoniakreicher Dampf und eine ammoniakarme Flüssigkeit. Der Dampf wird abgetrennt und treibt eine Turbine an. Anschließend wird er mit der entspannten Flüssigkeit wieder zusammengeführt. Vor allem Abdichtungsprobleme an den Wärmetauschern haben bisher den Kalina-Prozess immer wieder zurückgeworfen, so ist etwa Siemens vor einiger Zeit aus dieser Technik ausgestiegen.
Außer diesen beiden klassischen Niedertemperaturprozessen gibt es, wie der ORC-Experte Wilhelm Althaus von Fraunhofer Umsicht berichtet, eine nur schwer überschaubare Schar von rund vier Dutzend Anbietern, die vorgeben, ebenfalls aus Abfallwärme Strom erzeugen zu können. Zum Teil handelt es sich dabei um Bastlerlösungen und um streng gehütete Patente. Einen Schritt weiter hat es der geheimnisvoll als "Steam Mission" bezeichnete Apparat der ENVA Systems GmbH aus Herten gebracht, konnten doch zwei Anlagen schon ausgeliefert werden. So wird eine 10-kW-Anlage mit den 160 Grad warmen Dampfschwaden aus den Autoklaven eines Kalksandsteinwerks in Höltinghausen betrieben. Eine etwa gleich kleine Anlage steht bei den Stadtwerken Lünen, wo man die Abwärme einer Glashütte erst mit Hilfe eines Spilling-Motors für die Stromerzeugung nutzt, mit der überschüssigen Wärme dann im Prozess benötigtes Öl vorwärmt, um mit der letztlich übrig bleibenden Wärme das Steam-Mission-Gerät anzutreiben. Dabei handelt es sich um nichts anderes als um ein konventionelles Drehkolbengebläse (von Kaeser aus Coburg), das "falsch" herum angeschlossen wird: An der Stelle, wo bei dem Gebläse normalerweise die komprimierte (Druck-)Luft entweicht, strömt beim Steam Mission der (Arbeits-)Dampf in das Gerät - und die Kolben drehen sich. GEORG KÜFFNER
Text: F.A.Z.
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