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Die Nutzung industrieller Abwärme kann sich zu einem wichtigen Baustein einer von fossilen Energieträgern unabhängigen Energiewirtschaft entwickeln. Für eine möglichst effiziente Umwandlung großer Abwärmemengen in Strom sind Turbinen mit einem hohen Wirkungsgrad erforderlich, die mit einem speziellen Umwandlungsverfahren – dem Organic Rankine Cycle (ORC) – arbeiten. In einem Pilotprojekt zur Entwicklung einer entsprechenden Turbine kooperiert das Zentrum für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth mit der TGM Kanis Turbinen GmbH in Nürnberg. Das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie fördert das Vorhaben für drei Jahre mit rund 1,7 Millionen Euro.

Die bei industriellen Produktionsprozessen erzeugte Wärme wird auch heute noch in den meisten Fällen in die Umgebung und damit in die Atmosphäre abgegeben. Würde diese Abwärme in großem Umfang für die Stromerzeugung genutzt, wäre dies ein signifikanter Beitrag zum Klimaschutz und einer nachhaltigen Energiewirtschaft. Die Temperaturen der von Industrieanlagen erzeugten Abwärme hängen allerdings von den jeweiligen industriellen Prozessen ab, sie liegen in der Regel zwischen 100 und 500 Grad Celsius. Die Abwärme kann daher nur mit Hilfe des Organic Rankine Cycle (ORC) in Strom umgewandelt werden. Dabei wird anstelle von Wasser ein organisches Fluid verwendet, das einen niedrigen Siedepunkt hat. Auf diese Weise können Turbinen zur Stromerzeugung auch unterhalb von 300 Grad Celsius effizient genutzt werden.

Bisherige Forschungsarbeiten, an denen unter anderem auch das Zentrum für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth beteiligt war, haben gezeigt: Bei der Umwandlung großer Mengen industrieller Abwärme in Strom ist ein besonders hoher Wirkungsgrad vorteilhaft. Das Nürnberger Unternehmen TGM Kanis Turbinen GmbH will nun seine bisher bei Wasserdampfanwendungen gewonnenen Erfahrungen in die Entwicklung einer Turbine mit verbessertem Wirkungsgrad einfließen lassen. Die Erkenntnisse sollen in dem neuen Projekt, das vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie aus dem Bayerischen Energieforschungsprogramm gefördert wird, auf die Umwandlung industrieller Abwärme übertragen werden. Am Standort in Nürnberg soll daher eine entsprechende ORC-Turbine errichtet werden. Diese soll bis zu einer Leistung von bis zu zehn elektrischen Megawatt (MWel) skalierbar sein.

Das Zentrum für Energietechnik (ZET) der Universität Bayreuth, das umfangreiche Erfahrungen beim Betrieb von geothermischen ORC-Versuchsanlagen auf dem Bayreuther Campus besitzt, wird das Pilotprojekt mit seiner wissenschaftlichen Expertise unterstützen und vorantreiben: Es ist zuständig für die Konzipierung und Auslegung des Teststands, entsprechende Prozesssimulationen sowie für die wissenschaftliche Begleitung des Betriebs der Anlage. Von Anfang ist auch ein Bayreuther Masterstudent der Fakultät für Ingenieurwissenschaften in das Projekt eingebunden. Er wird sich in seiner Examensarbeit speziell mit der Prozesssimulation und der ersten Konzipierung der Anlage befassen. Weitere studentische Arbeiten sind schon jetzt fest eingeplant.

Kontakt:

Dr.-Ing. Florian Heberle
Akademischer Oberrat | ZET-Geschäftsführer
Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse (LTTT)
Zentrum für Energietechnik (ZET)
Universität Bayreuth
​Telefon: +49 (0)921 / 55-6803 und 55-7163