Technologie

Effizienter Strom aus Abwärme erzeugen

11.02.2021 - Dampfturbinen haben ein großes Potenzial für die nachhaltige Abwärmeverstromung.

Der Energie­verbrauch der Industrie zwischen 1995 und 2017 hat sich kaum verändert. Trotzdem soll bis 2050 der Primär­energieverbrauch in Deutschland um fünfzig Prozent sinken. Bei vielen etablierten thermischen Prozessen in der Industrie, aber auch bei den neuen motorischen Kraftwerken, fällt viel ungenutzte Abwärme an. Schätzungen zufolge gehen weltweit so mehr als fünfzig Prozent der gesamten eingesetzten Primär­energie verloren. Die Reduzierung dieser Verluste ist eine wesentliche Voraus­setzung für den Umstieg auf ein klimaneutrales Energiesystem mit hohen Anteilen an erneuerbaren Energien. Die Wissenschaftler der TH Nürnberg haben sich deshalb mit sechs Verbundpartnern aus der Energietechnik zusammen­geschlossen, um die Hoch­technologie im Kraftwerks­bereich zu einem nachhaltigen und kosten­effizienten Abwärme­nutzungssystem weiterzuentwickeln.

Das Ziel des Projekts „KompACT“ ist es, eine kosten­effiziente und kompakte Anlagen­technik auf der Basis von Wasser als Arbeitsmittel zu entwickeln, die einen möglichst hohen Anteil von ansonsten ungenutzter Abwärme in wertvollen, flexibel einsetz­baren Strom umwandelt – und das komplett CO2-frei. Die Arbeits­gruppe für Dezentrale Energie­wandlung und Speicherung der TH Nürnberg um Frank Opferkuch hat bereits im Vorfeld Analysen durch­geführt. „Unsere Versuche an einer eigens dafür aufgebauten Anlage ergaben, dass Dampf­turbinen und der damit verbundene Dampf­prozess ein hohes Potential für das Nutzungsfeld der prozessnahen und nachhaltigen Abwärme­verstromung haben. Dieser Ansatz ist zwar vom Grundprinzip her nicht neu, aber die Techno­logie dafür wurde in den letzten Jahren nur für Anwendungen in großen, zentralen Kraftwerken optimiert. Mit der Umstellung auf erneuerbare Energien wird unser Energie­system in Zukunft allerdings vermehrt aus dezen­tralen Einheiten aufgebaut sein. Dazu werden vor allem kleinere, flexiblere Anlagen benötigt, an deren Entwicklung wir jetzt arbeiten“, sagt Opferkuch.

Für die Abwärme­verstromung in einem nachhaltigen Dampfprozess fehlen derzeit vor allem die modernen, kosten­effizienten Schlüssel­komponenten, wie Mikro-Dampfturbinen und kompakte Dampferzeuger, aber auch die erforder­liche wartungs­arme System­architektur. Diese multi­disziplinäre Entwicklungs­aufgabe ist ein typisches Merkmal der anwendungs­orientierten Forschung an der TH Nürnberg. Die Arbeits­gruppe wird sich in den nächsten drei Jahren, gemeinsam mit weiteren Forschungs­einrichtungen und diversen Technologie­unternehmen, dieser Entwicklung widmen.

TH Nürnberg / JOL

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