Thermoökonomische Bewertung des Organic Rankine Cycles bei der Stromerzeugung aus industrieller Abwärme
Markus Preißinger
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Markus Preißinger, Thermoökonomische Bewertung des Organic Rankine Cycles bei der Stromerzeugung aus industrieller Abwärme (2014), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832595319
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Beschreibung / Abstract
Viele Industriezweige sind sehr energieintensiv; für ihre Prozesse benötigen sie nicht nur viel Energie, sondern setzen auch einen großen Teil davon wieder als Wärme frei. Diese kann im günstigen Fall direkt im Prozess oder anderweitig im Betrieb weiterverwendet werden. Meist werden aber große Mengen als Abwärme ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Es liegt nahe, solche Abwärme in elektrische Energie umzuwandeln, der als Strom leichter zu transportieren ist als Wärme.
Als eine hierfür besonders aussichtsreiche Technologie hat sich der Organic Rankine Cycle (ORC) erwiesen. Im Unterschied zum konventionellen Dampfkraftprozess wird hierbei als Arbeitsmedium nicht Wasser sondern ein organisches Fluid eingesetzt. Hierzu sind die Prozessführung und einige Anlagenkomponenten an das jeweilige Arbeitsmittel anzupassen. Jede nichtoptimale Auslegung verschlechtert die Wirtschaftlichkeit und engt den Markt der auch ökonomisch sinnvollen Anwendungen ein.
In diesem Band wird eine systematische thermoökonomische Beschreibung des ORC-Prozesses vorgestellt, wobei besonders der Anwendungsbereich der industriellen Abwärme untersucht wird.
Als eine hierfür besonders aussichtsreiche Technologie hat sich der Organic Rankine Cycle (ORC) erwiesen. Im Unterschied zum konventionellen Dampfkraftprozess wird hierbei als Arbeitsmedium nicht Wasser sondern ein organisches Fluid eingesetzt. Hierzu sind die Prozessführung und einige Anlagenkomponenten an das jeweilige Arbeitsmittel anzupassen. Jede nichtoptimale Auslegung verschlechtert die Wirtschaftlichkeit und engt den Markt der auch ökonomisch sinnvollen Anwendungen ein.
In diesem Band wird eine systematische thermoökonomische Beschreibung des ORC-Prozesses vorgestellt, wobei besonders der Anwendungsbereich der industriellen Abwärme untersucht wird.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 2 Grundlagen des Organic Rankine Cycles (ORC)
- 2.1 Thermodynamische Grundlagen
- 2.2 Baugruppen
- 2.3 Anwendungsgebiete
- 2.4 Anlagenhersteller
- 3 Analyse möglicher Konzepte zur Stromerzeugung aus Abwärme mittels Organic Rankine Cycle
- 3.1 Abwärmequellen und -potenziale
- 3.2 Mögliche Verschaltungsvarianten zur Effizienzsteigerung
- 3.3 Auswahl des Arbeitsfluides
- 3.4 Strategien für den Einsatz des ORCs in einem breiten Temperaturniveau
- 4 Thermodynamisches Modell und Bewertungskriterien für die Prozesssimulation
- 4.1 Auswahl eines für die Modularisierung geeigneten Anlagendesigns
- 4.2 Chemische Eigenschaften der untersuchten Fluidklassen
- 4.3 Stoffdaten und Zustandsgleichungen
- 4.4 Thermodynamische und anlagentechnische Bewertungskriterien
- 5 Thermodynamische und anlagentechnische Analyse
- 5.1 Vergleich unterschiedlicher Arbeitsdrücke für den subkritischen ORC
- 5.2 Vergleich der subkritischen und transkritischen Betriebsweise
- 5.3 Bewertung der chemischen Klassen im Niedertemperaturbereich
- 5.4 Bewertung der chemischen Klassen im Hochtemperaturbereich
- 6 Entwicklung einer Methodik für die thermoökonomische Bewertung von ORC-Anlagen
- 6.1 Ökonomische Randbedingungen und Bewertungskriterien
- 6.2 Modell für die Berechnung der benötigten Wärmeübertragerflächen
- 6.3 Thermoökonomische Analyse auf Basis von Modellen der Chemieindustrie
- 6.4 Ganzheitliches Skalierungs- und Bewertungsmodell für ORC-Anlagen
- 6.5 Thermoökonomische Bewertung der Fluidklassen
- 7 Empfehlungen für die Modularisierung von ORC-Anlagen
- 7.1 Experimentelle Bestimmung der Zersetzungstemperatur organischer Arbeitsfluide
- 7.2 Niedertemperaturbereich
- 7.3 Hochtemperaturbereich
- 8 Zusammenfassung
- 9 Summary
- 10 Literaturverzeichnis