{"id":280152,"date":"2021-03-24T09:00:12","date_gmt":"2021-03-24T08:00:12","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=280152"},"modified":"2021-03-24T09:00:12","modified_gmt":"2021-03-24T08:00:12","slug":"umweltfreundliche-und-nachhaltige-stromerzeugung-mit-abwarme","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/umweltfreundliche-und-nachhaltige-stromerzeugung-mit-abwarme\/","title":{"rendered":"Nachhaltige Stromerzeugung mit Abw\u00e4rme"},"content":{"rendered":"\n

Immer mehr Forschungsprojekte besch\u00e4ftigen sich damit, Abw\u00e4rme nutzbar zu machen, anstatt sie ungenutzt verpuffen zu lassen. In der Regel ist das immer noch zum gr\u00f6\u00dften Teil der Fall. Um Energieversorgung aber wirklich nachhaltig zu machen, muss diese Abw\u00e4rme mit einbezogen werden, denn diese Niedertemperaturw\u00e4rme aus der Industrie oder aus Geothermiekraftwerken, hat gro\u00dfes Potenzial, Teil einer nachhaltigen und bedarfsgerechten Stromversorgung zu werden. Am Karlsruher <\/a>I<\/a>nstitut f\u00fcr Technologie<\/a> (KIT) ist deshalb das Kraftwerkstechnikum MoNiKa (Modularer Niedrigtemperaturkreislauf Karlsruhe), eine europaweit einzigartige Forschungsinfrastruktur, in Betrieb gegangen.<\/p>\n\n\n\n

“Statt W\u00e4rme, die ohnehin als \u00dcberschuss vorhanden ist, in die Umgebung abzuf\u00fchren, ist es sinnvoller, sie weiter zu nutzen und damit Strom zu produzieren\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Dietmar Kuhn, Leiter der Arbeitsgruppe Energie- und Verfahrenstechnik am Institut f\u00fcr Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des KIT. Damit diese W\u00e4rme mit einer Temperatur von weniger als 200 Grad Celsius f\u00fcr die Stromversorgung von Privathaushalten genutzt werden kann, soll \u00fcbersch\u00fcssiger W\u00e4rme in sogenannten Organic-Rankine-Cycle (ORC) in Strom umgewandelt werden.<\/p>\n\n\n\n

Steigerung des Wirkungsgrads<\/h3>\n\n\n\n

In einer solchen Anlage wird eine Fl\u00fcssigkeit in einem Fl\u00fcssig-Dampf-Kreislauf im Kreis gepumpt und unter steigendendem Druck solange aufgeheizt, bis sie verdampft. Eine Turbine entzieht dem Dampf dann den Druck und die Temperatur und wandelt ihn in Bewegungsenergie und Strom um. Eine kleine Schwierigkeit stellt jedoch die Tatsache dar, dass der Siedepunkt von Wasser unter Druck erst bei mehreren hundert Grad liegt. Das ist deutlich h\u00f6her als das, was eine Niedertemperaturquelle wie Erdw\u00e4rme zur Verf\u00fcgung stellen kann. Deshalb werden beim ORC-Verfahren andere Fluide als Arbeitsmedien eingesetzt als zum Beispiel in einem Kohlekraftwerk. Die Wissenschaftler im MoNiKa arbeiten mit Propan, das bei hoher Leistungsf\u00e4higkeit einen sehr niedrigen GWP-Faktor (Global Warming Potential) hat.<\/p>\n\n\n\n

Im MoNiKa soll auch das Problem des niedrigen Wirkungsgrads einer Energieproduktion mit Abw\u00e4rme gel\u00f6st werden. Bisher liegt die Stromausbeute bei ORC-Anlagen bei gerade mal 10 bis 15 Prozent. Die Karlsruher Wissenschaftler wollen deswegen neue Strategien entwickeln, um die Effizienz von ORC-Anlagen zu steigern und so deren CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck zu senken. “MoNiKa bietet eine Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur, die auf dem neuesten Stand der Technik und einzigartig in Europa ist\u201c, betont Kuhn. Daher werde im Technikum der Dampfkreislauf anders als in den meisten ORC-Kraftwerken \u00fcberkritisch betrieben. Das hei\u00dft: “Mit Blick auf Temperatur, Druck und Dichte wird der sogenannte ‘kritische Punkt’ \u00fcberschritten, an dem ein Gas fl\u00fcssig wird und umgekehrt, und die Phasen\u00fcberg\u00e4nge werden flie\u00dfend.” Dadurch k\u00f6nnte man die Stromausbeute um zwanzig bis drei\u00dfig Prozent erh\u00f6hen, sagt Kuhn.<\/p>\n\n\n\n

Forschungsergebnisse auf die Praxis \u00fcbertragbar<\/h3>\n\n\n\n

Das Technikum ist modular aufgebaut und die Niedertemperaturw\u00e4rmequelle wird \u00fcber eine Heizanlage simuliert. Dazu ist es mit umfangreicher Sensorik ausgestattet, um Temperaturen, Dr\u00fccke und Durchfl\u00fcsse zu messen. So k\u00f6nnen Daten aus dem laufenden Betrieb mit Modellrechnungen verglichen und dadurch die Qualit\u00e4t von Prognosen erh\u00f6ht werden. So wollen die Wissenschaftler “zentrale Komponenten wie den W\u00e4rmetauscher oder den innovativen Hybrid-Kondensator analysieren und so optimieren, dass sie energieeffizienter und umweltschonender arbeiten”. Ziel sei unter anderem auch, Leckagen im Arbeitskreis zu reduzieren oder ganz zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n

Mit einem Megawatt liegt die thermische Leistung von MoNiKa in einer Gr\u00f6\u00dfenordnung, die es erm\u00f6glicht, die Forschungsergebnisse auf die Praxis zu \u00fcbertragen und zu skalieren. Aktuell laufen bereits erste Experimente am Technikum, bei denen Kuhn und sein Team gemeinsam mit Industriepartnern unter anderem Forschungsthemen und -bedarfe identifizieren. Das Gro\u00dfinvestitionsprojekt, in dessen Rahmen das Kraftwerkstechnikum am ITES aufgebaut wurde, lief von 2013 bis 2021 und wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung- und Forschung mit 4,4 Millionen Euro gef\u00f6rdert. K\u00fcnftig soll das Technikum vor allem f\u00fcr anwendungsorientierte Forschungsprojekte genutzt und langfristig an das Energy Lab 2.0 des KIT angebunden werden.<\/p>\n\n\n\n

Weitere Artikel zum Thema Abw\u00e4rme finden Sie hier<\/a>.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Titelbild<\/em><\/strong>: Das Kraftwerkstechnikum MoNiKa soll vor allem f\u00fcr anwendungsorientierte Forschungsprojekte eingesetzt werden (Foto: Markus Breig\/Amadeus Bramsiepe, KIT)<\/em><\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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