Ziel der Entwicklung

Ziel des Vorhabens war der Aufbau einer ORC-Anlage (Organic Rankine Cycle) als Funktionsmuster sowie die Auswahl und Qualifizierung von Low-GWP-Arbeitsfluiden (Global Warming Potential) für den Anwendungsfall. Der vorgesehene Temperaturarbeitsbereich soll die Nutzung von Abwärmeströmen bis zirka 300 Grad Celsius mit dem ORC-Prozess für kleinere thermische Leistung erweitern. Dabei sollte auf die Nutzung eines Thermoöl-Zwischenkreislauf verzichtet werden und eine Leistungsausbeute aus der Gasentspannung auf hohem Temperaturnivieau zwischen 0,5 und 15 Kilowatt elektrisch realisiert werden. Zentrales Anliegen des Projekts bestand in der Realisierung des Funktionsmusters eines neuartigen Linearexpanders mit Elektrogenerator als ölfreier Trockenläufer, der für ORC-Anwendungen bisher noch nicht genutzt wurde.

Vorteile und Lösungen

Am Markt besteht ein Bedarf an einfachen kostengünstigen kleinen Expansionsmaschinen zur Abwärmenutzung bzw. Energierückgewinnung, beispielsweise im Nutzfahrzeugbereich durch spezialisierte Abgassystemhersteller. Dazu kann der neu entwickelte ölfreie Linearexpander mit Elektrogenerator eine Marktlücke zu bestehenden ORC-Anwendungen größerer Leistung schließen und ist für einen Anwendungsbereich von 0,5 bis 15 Kilowatt elektrisch Energierückgewinnung vorgesehen. Neben der Nutzung des Linearexpanders mit Elektrogenerator für verschiedenste Applikationen, wie Abgaswärme-Rückgewinnung in Blockheizkraftwerken und solarthermischen Anlagen, ist der Test von Arbeitsfluiden nach Kundenvorgaben, die für den jeweiligen Anwendungsfall gegebenenfalls noch näher zu qualifizieren sind, in der aufgebauten ORC-Funktionsanlage möglich.

Zielgruppe und Zielmarkt

Anfragen hinsichtlich der Anwendung von Materialien in Kombination mit speziellen Arbeitfluiden für ORC-Anlagen können fortlaufend am ILK bearbeitet werden. Eine Einzelprüfung von Elastomer- und Kunstoffmaterialien sowie das Korrosionsverhalten von Metallen, die in neuen Anlagen eingesetzt werden sollen, ist in jedem Fall anzuraten. Die Untersuchung von Eigenstabilitäten speziell ausgewählter Arbeitsfluide im Temperaturbereich bis 350 Grad Celsius sind im Druckbereich bis zirka 50 bar möglich.
Darüber hinaus können Anpassungsarbeiten zum Einsatz der Linearexpander-Elektrogenerator-Kombination für verschiedene Anwendungsgebiete vorgenommen werden und auf Kundenanfrage Auslegungsberechnungen und Musterfertigungen im skalierbaren Bereich erfolgen.