BHKW - ORC eine hoch effiziente, wirtschaftliche Symbiose

  • Alle Zuccato Energia Systeme basieren auf dem Organic Rankine Cycle (ORC), thermodynamischen Zyklus mit idealen Eigenschaften zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie.

    ORC-Systeme von Zuccato Energia ermöglichen es, die in den Abgasen und in der Abkühlung von Motoren enthaltene Restwärme zurückzugewinnen.


    ORC eignet sich hervorragend zur Koppelung mit BHKW. Bevor das Abgas einer weiteren Nutzung zugeführt wird, kann die ORC davor positioniert werden - die Abgastemperatur vermindert dadurch nur um ca.20°.

  • Interessant ist das meiste, wenn es um Energie- bzw. Stromgewinnung geht :-) Da wäre es schon schön, etwas konkreteres zu erfahren. Die kleineste Einheit ist mit 330kW thermisch angegeben, das hat hier ja auch nicht jeder. D. h. es geht hier wohl mehr um akademisches Interesse am Thema.


    Bevor das Abgas einer weiteren Nutzung zugeführt wird, kann die ORC davor positioniert werden - die Abgastemperatur vermindert dadurch nur um ca.20°.

    Die Aussage passt nicht so ganz in mein bisheriges Verständnis von ORC. Wenn das Abgas zunächst z. B. 350°C hat und um 20° abgesenkt wird, dann können da schwerlich 10° Wirkungsgrad rauskommen.


    Eine interessante Information wäre für mich, was passiert mit der Abwärme des ORC? Insbesondere wenn es um die ULH / Hot Water Anlage geht.

    Lesen gefährdet die Dummheit! Denken gefährdet Vorurteile!
    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.

  • ich glaube du verwechselst da etwas ?


    Du schreibst ja von einer Wassergeführten Anlage, da gibt es ja keine Abgasnutzung weil wassergeführte Anlage.


    Es gibt aber auch gasförmig geführte Anlagen, da wird quasi ein Wärmetauscher in den Abgasstrang eingesetzt und

    wenn das Abgas mit 350° reinkommt, kommt es mit 330° wieder raus.

    Die Anlagen leben quasi von einem hohen Volumenstrom, aber einer geringen Spreizung.

    50kw elektrisch Erdgas BHKW von Yados

    Absorptionskältemaschine aus BHKW-Abwärme

    Photovoltaikanlage 99,9 kwp

  • Vermutlich hab ich mich nur unklar ausgedrückt.


    Im ersten Beitrag steht was von "Abgas", was ich in einem BHKW-Forum auf einen BHKW-Motor beziehe. (es gibt sicher andere Formen von Abgas) Wenn wir 350°C als Auspufftemperatur annehmen und 20° entziehen, bleiben die von dir genannten 330°. das bedeutet für mich, dass da das meiste an Abwärme noch im Auspuffgas bleibt und nicht in die Stromproduktion gelangt. Den "Rest" der Auspuffwärme sehe ich im Heizkreis (geistig bin ich in diesem Forum immer bei KWK). Aber:

    - Wie hoch soll da dann der Wirkungsgrad des ORC bezogen auf die Abgaswärmemenge sein?

    - Geht die Abwärme des ORC auch in den Heizkreis? (Könnte sein, kann aber auch nicht sein)


    Die Frage nach dem ULH/Hot Water zielt natürlich auf eine andere Anlage, die hinter dem Link zu finden ist. Da geht z. B. das Kühlwasser rein mit den angegebenen 95°C. Jetzt stellt sich für mich die Frage, wo geht die Wärme hinter dem ORC hin? In einen Heizkreis? (das stelle ich mir schwierig vor) Wenn ja, mit welcher Vorlauftemperatur?

    Oder geht sie in ein Kühlsystem wo die Abwärme in die Umwelt geht?

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  • Ja, es gibt Abgasgeführte (Heißgas) Systeme oder Wassergeführte Systeme.

    auch ein interessanter Link: Eon


    Das für dich vermutlich verwirrende ist nun, daß ein BHKW ein wassergeführtes System ist, weil die

    Wärmeauskopplung über einen Kühlwasserkreis erfolgt.


    Um mal bei dem ULH Hot Water in kombination mit einem BHKW zu bleiben:

    Die Wärmeauskopplung aus dem BHKW kommt mit 94° in den ORC und aus dem ORC mit 86° wieder raus (laut Datenblatt)

    Dann sind die 86° quasi der Rücklauf in das BHKW und der Kreislauf beginnt von vorne


    Um mit diesen 8 Kelvin Differenz eine Leistung von 350kw zu erreichen braucht man einen sehr hohen Volumenstrom.

    Laut Datenblatt ORC 10,2kg/Sek. = 36.720 kg / Stunde

    Wasser hat eine Wärmekapazität von 4,2 kJ/kg, d.h. --> 36720kg*4,2kJ*8K = 1.233.792 / 1000 = 1233 MJ/KG = 342,5kw

    Kommt theoretisch an die 350kw thermischer Antriebsenergie ran.

    Davon wiederum werden über den (miserablen) Wirkungsgrad von 8,5% 30kw elektrischer Energie erzeugt und die restlichen

    91,5% thermischer Energie werden über einen Rückkühler an die Umgebung abgegeben.

    Aufgrund des schlechten Wirkungsgrades kann sich so ein System nur lohnen wenn die Abwärme "sowieso" da ist und

    ungenutzt in die Umgebung abgegeben würde.

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  • Um mit diesen 8 Kelvin Differenz eine Leistung von 350kw zu erreichen braucht man einen sehr hohen Volumenstrom.

    Laut Datenblatt ORC 10,2kg/Sek. = 36.720 kg / Stunde

    Ich fürchte, hier verwechselst Du was. Dazu ein Rechenbeispiel:


    Sagen wir die Wärmezuführung IN den ORC findet bei To = 94-86° statt. Das 86° -Wasser geht dann zurück zum Motor und wird wieder auf die 94° aufgeheizt. (Das 86°-Wasser ist nicht die Abwärme des ORC. ) In den ORC geht die Wärmemenge Q0, die der Wassermenge mal der Temperaturdifferenz von 8K entspricht. Soweit ist das klar.


    Aus dieser in den ORC gehenden Wärmemenge Q0 wird zum Teil Strom und zum Teil Abwärme Q1 des ORC. Diese Abwärme wird auf dem Temperaturniveau Tu abgeführt, das niedriger sein muss als To. Das muss nach Carnot so sein. Wie viel Strom da rauskommen kann hängt von der unteren Temperatur Tu ab. Allzuviel kann das wohl nicht sein. Es ist aber mehr, wenn die Abwärme Q1 bei 20°C in die Umwelt geht, als wenn es bei 45°C in die Heizung geht.


    Daher meine Frage, wo geht die Wärme am Ende hin, das ist für die Gesamtbilanz der KWK ganz entscheidend. Funktioniert der ORC überhaupt, wenn Q1 bei Tu in die Heizung gehen soll? Oder wird die Wärme am Ende verschwendet?

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  • Ich fürchte, hier verwechselst Du was. Dazu ein Rechenbeispiel:


    Sagen wir die Wärmezuführung IN den ORC findet bei To = 94-86° statt. Das 86° -Wasser geht dann zurück zum Motor und wird wieder auf die 94° aufgeheizt. (Das 86°-Wasser ist nicht die Abwärme des ORC. ) In den ORC geht die Wärmemenge Q0, die der Wassermenge mal der Temperaturdifferenz von 8K entspricht. Soweit ist das klar.

    Nein da verwechsel ich nichts, weil ich genau das gleiche gesagt habe.

    Wärmeausgang BHKW 94°, dann in den ORC, Ausgang ORC ist dann 86°.

    Das ORC erzeugt auch keine eigene Abwärme. Das ist mir schon klar.

    Es muss quasi nur das loswerden was es nicht braucht. Das sind die nicht genutzten 81,5% der 350kw die von aussen zugeführt werden müssen.


    Aus dieser in den ORC gehenden Wärmemenge Q0 wird zum Teil Strom und zum Teil Abwärme Q1 des ORC. Diese Abwärme wird auf dem Temperaturniveau Tu abgeführt, das niedriger sein muss als To. Das muss nach Carnot so sein. Wie viel Strom da rauskommen kann hängt von der unteren Temperatur Tu ab. Allzuviel kann das wohl nicht sein. Es ist aber mehr, wenn die Abwärme Q1 bei 20°C in die Umwelt geht, als wenn es bei 45°C in die Heizung geht.


    Daher meine Frage, wo geht die Wärme am Ende hin, das ist für die Gesamtbilanz der KWK ganz entscheidend. Funktioniert der ORC überhaupt, wenn Q1 bei Tu in die Heizung gehen soll? Oder wird die Wärme am Ende verschwendet?

    Das ist richtig was du sagst, aber ich habe auch nichts anderes gesagt !


    Das Abwärmeniveau Tu ist niedrig, bei meiner Absorptionskältemaschine sind es 25°, eine ORC im laufenden Betrieb kenne ich nicht.

    Aber wenn ich das Funktionsprinzip der ORC auf der Eon Seite anschaue ist das Prinzip einer Absorptionskältemaschine nicht unähnlich.


    Die Abwärme die nach dem ORC übrig bleibt (beim wassergeführten) ist meines Erachtens viel zu niedrig um Sie weiter zu nutzen.

    Deshalb wird das/die/der ORC die Abwärme an die Umgebung abgeben müssen um zu funktionieren.

    Deshalb ist hier die Frage auch nicht noch irgendetwas (was nach dem ORC übrig bleibt) zu nutzen, sondern ein ORC zu nutzen wenn

    die Abwärmemenge Q0 sowieso ungenutzt an die Umwelt abgegeben werden muss.

    (z.B. bei Industrieprozessen, Biogas BHKW ohne Wärmeauskopplung)


    Zu deiner letzten Frage, kann ich ebenso nur im Zusammenhang mit der Absorptionskälte beantworten, ich vermute aber ähnliches hier.

    Das Abwärme Temperaturlevel ist so niedrig 25°, daß sich eine Speicherung nicht lohnt, vor allem weil sehr viel Leistung auf diesem

    Niveau weggeschafft werden muss (wir erinnern uns an den Volumenstrom).

    Deshalb ist die Abgabe an die Umwelt zur jederzeitigen Anlagenfunktion der einfachste Weg.

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