Strom aus Abwärme

Fabriken, Rechenzentren, Kraftwerke – sogar Ihr Wäschetrockner – werfen Abwärme ab, die eine nützliche Energiequelle sein könnte. Aber die meisten bestehenden Heat-Harvesting-Technologien sind nur bei Temperaturen über 150 °C effizient, und viel Abwärme ist einfach nicht so heiß. Jetzt entwickelt Ener-G-Rotors mit Sitz in Schenectady, NY, eine Technologie, die Wärme zwischen 65 und 150 °C nutzen kann.





Mehr als heiße Luft: Ener-G-Rotors, das behauptet, dass seine Technologie kostengünstig Strom aus Niedertemperatur-Abwärme erzeugen kann, plant die Installation seines ersten Fünf-Kilowatt-Probenahmesystems im Dezember. Das System (unten), das anstelle einer Turbine einen Rotor verwendet, um einen Generator (oben) anzutreiben, ist ungefähr 1,22 m hoch.

Das Unternehmen ersetzt die Turbine in einem typischen elektrischen Generator durch ein Gerät namens Gerotor, das angeblich nahezu reibungslos gemacht wurde. Wenn das funktioniert, ist es so riesig, sagt Bob Bechtold, Präsident von Harbec Kunststoffe , einem der potentiellen Kunden von Ener-G-Rotors. Von dem Konzept der Nutzung von [Niedertemperatur-Abwärme] träume ich, seit ich wusste, worum es geht … Es geht darum, das, was wir haben, vollständiger zu nutzen.

Die Technologie von Ener-G-Rotors basiert auf dem Rankine-Zyklus , bei dem durch ein Rohr strömendes erhitztes Fluid ein unter Druck stehendes Fluid in einem zweiten Rohr über einen Wärmetauscher erhitzt. Die zweite Röhre ist eine geschlossene Schleife; das durchströmende sogenannte Arbeitsmedium (ein Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt, im Fall von Ener-G-Rotoren) verdampft und gelangt in einen größeren Raum, der als Expander bezeichnet wird. Dort dehnt es sich, wie der Name vermuten lässt, aus und übt dabei eine mechanische Kraft aus, die in Strom umgewandelt werden kann.



Anstatt eine Turbine zu drehen, dreht der expandierende Dampf im System von Ener-G-Rotors den Gerotor, der in Wirklichkeit aus zwei konzentrischen Rotoren besteht. Der Innenrotor ist an einer Achse befestigt und der Außenrotor ist eine Art Kragen darum. Die Rotoren haben nicht übereinstimmende Zahnradzähne, und wenn Dampf zwischen ihnen strömt, sie auseinander zwingt, kämmen die Zahnräder und drehen den Rotor.

Das Unternehmen behauptet, dass das Rotordesign viel einfacher ist als das einer Turbine, was die Herstellung potenziell einfacher und billiger macht sowie langlebiger ist. Und das Unternehmen sagt, dass es eine proprietäre Methode zur Lagerung des Rotors auf Wälzlagern erfunden hat, die seine Bewegung nahezu reibungslos macht.

Durch die Reduzierung der Reibung dreht sich der Rotor leichter, sodass das Gas weniger Kraft aufwenden muss, um Strom zu erzeugen. Aus diesem Grund kann das System bei niedrigeren Temperaturen arbeiten, wodurch dem Gas weniger Energie zugeführt wird.



Das Unternehmen erwartet, 10 bis 15 Prozent der Niedertemperatur-Abwärme in Strom umzuwandeln, was sich in den meisten Fällen in zwei Jahren oder weniger amortisiert, sagt CEO Michael Newell. Ener-G-Rotors plant, sowohl Systeme direkt an Kunden zu verkaufen als auch eigene Systeme zu betreiben und Strom zu verkaufen.

Ener-G-Rotors plant zunächst, Branchen wie Chemie, Papier, Öl und Lebensmittel anzusprechen, die viel Energie verbrauchen und auch eine enorme Menge Abwärme freisetzen, sagt Newell. Später will sich das Unternehmen auch an Solar- und Geothermieprojekten beteiligen und mit einer Ein-Kilowatt-Anlage Verbraucher ansprechen.

Das Unternehmen installiert seine erste Beta-Einheit, eine Fünf-Kilowatt-Anlage, in einem Blockheizkraftwerk bei Harbec Plastics. Es installiert auch Betas in einer Dampfanlage für einen New Yorker Energieversorger Konsolidierte Edison und an einer Deponiegasverbrennungsanlage für die New York State Energy Research and Development Authority .



Edward Ecock, Leiter der Forschung und Entwicklung für Gas und Dampf bei ConEd, sagt, dass das System von Ener-G-Rotors effizienter ist als andere, die er gesehen hat. In einem Kraftwerk, das Dampferzeuger verwendet, könnte dies den zusätzlichen Vorteil haben, dass die Wassermenge, die zum Kühlen der Dampfkondensation benötigt wird, und die zusätzlichen Abwasserkosten für die Beseitigung des zusätzlichen Wassers reduziert werden, sagt er.

Niedertemperatur-Abwärmetechnologien sind ein echter Trend in der Branche, sagt Mark Taylor, Analyst beim Marktforschungsunternehmen New Energy Finance. Dies könnte potenziell auf jedes Kohlekraftwerk, jede Atomkraft, jedes Erdgaskraftwerk angewendet werden. Stahl, alles, was Wärme erzeugt – alles.

Wenn die Betas funktionieren, plant Ener-G-Rotors, auf eine 50-Kilowatt-Demonstration auszuweiten, die viel kleiner ist als der Maßstab, den die meisten Konkurrenten anvisieren. Newell sagt, dass das Unternehmen hofft, dass die kleinere Größe einen Markt für kleinere industrielle Abwärmeströme erschließt.



Aber zuerst müssen die Betas laufen. Wenn es nicht wirtschaftlich ist, wollen wir nicht zu den 50 Kilowatt gehen, sagt Ecock.

Ener-G-Rotors braucht auch Geld. Es hat einige Hunderttausend an Zuschüssen und Angel-Finanzierungen aufgebracht und sucht nun 5 Millionen US-Dollar für die erste Tranche einer 20 Millionen US-Dollar-Risikokapitalrunde.

Und es wird viel Konkurrenz bekommen, wenn sich der Markt erwärmt, warnt Taylor. Eine Reihe von Unternehmen, darunter größere Player wie United Technologies , das Flugzeuge, Luft- und Raumfahrtsysteme und Klimaanlagen herstellt, und kleinere Unternehmen wie ElektraTherm , verfolgen auch Niedertemperatur-Technologien – und haben bereits Systeme installiert.

Dennoch ist Newell zuversichtlich, dass sich sein Unternehmen von der Masse abheben kann.

Unsere Technologie ist derzeit effizienter und einfacher als alles andere, sagt er. Es gibt nicht viele Technologien, die hier funktionieren werden. Und wir denken, dass wir die niedrigsten Kosten aller Technologien auf dem Markt haben.

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