Nachverstromung aus Abgas?

  • Eine Frage an BHKW Besiztzer.


    Wenn Sie ein BHKW mit 500 kW haben, welche Art von Nahverströmung werde Ihnen lieber?


    1. Eine Nachverstromung mit eine langsamlaufende Dampfmaschine, mit 180 Umdrehungen, die ca. 4 Tonen wiegt, nd ein Schwungrad von 1,6m hat.

    Mit diese Maschine können sie bei 500 kW Motor ca. 27 kW Strom erzeugen, Servicekosten siond bei 8000 Stunden ca. 2500 Euro.

    Lebensdarer 100 Jahren und Anlage mit Abhitzekessel und ganze Peripherie wird 200.000 Euro kosten.

    Dampftemperatur nach Kondensator ist 100°C, Wärme kann man nach Stromerzeugung weiter nutzen.


    ODER


    2. Eine Nachverstromung mit eine kompakte Lavalturbine, mit 25.000 Umdrehungen, die ca. 200kg wiegt, und ein Magnetgetriebe hat. Geerator wird sich mit 1500 Umdrehungen drehen.

    Mit diese Maschine können sie bei 500 kW Motor ca. 18 kW Strom erzeugen, Servicekosten siond bei 8000 Stunden ca. 1000 Euro.

    Lebensdarer 100 Jahren und Anlage mit Abhitzekessel und ganze Peripherie wird 110.000 Euro kosten.

    Dampftemperatur nach Kondensator ist 100°C, Wärme kann man nach Stromerzeugung weiter nutzen.

  • Die entscheidende Frage bei dieser Anwendung ist, ob die Abwärme hinter der Nach-Verstromung noch zum Heizen nutzbar ist. D. h. wie das Kühlsystem ausschaut und wie hoch die Endtemperatur ist. Wenn 100kW Wärme ungenutzt rausgehen, um 10kW Strom zu produzieren, dann macht das System keinen Sinn.

    Wenn aber die Abwärme nach der Maschine noch zum Heizen taugen soll, dann wird der Wirkungsgrad meistens bodenlos schlecht und die Maschine ist praktisch nicht mehr finanzierbar.

    Also ohne konkretere Zahlen zum Gesamtkonzept kann man keine vernünftige Aussage machen.

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

  • Die Kondensationstemperatur, nach Dampfmaschine oder Dampfturbine, wird 100 Grad. Das heißt, in beiden Fällen kann man die Wärme weiter nutzen. Die Wärme wird von Kondensator entnommen werden.

  • Also, zuerst kommt ein Abhitzekessel, wi Dampf produziert wird. Dieses Dampf geht in eine Dampfmaschine oder Dampfturbine, die ein Generator treibt und Strom produziert. Nach Dam0fmaschine oder Dampfturbine Dampf geht zu Kondensator mit 100 Grad. Von Kondensator wird Werme für Heizung oder Kühlung entnommen werden und gekühlte Kondensat mit ca. 90 Grad geht zum Wasseraufbereituñgs Behälter und von dort wieder zum Abhitzekessel. Der Kreislauf ist geschlossen

  • Ich denke, Du solltest Dich mal mit dem Thema BHKW beschäftigen, z.B. mit dem Bereich Brennwertnutzung.

    Ich sehe da keinen Konflikt mit der Brennwerttechnik. Das Abgas wird bis zu einem gewissen Grad abgekühlt, z. B. Von 450°C auf 120° C, die Differenzwärme geht in den Nachverstromungsprozess, das Abgas selbst kann danach durchaus über Brennwerttechnik gehen.

    Aber die Differenzwärme kommt zum größten Teil hinten aus der Nachverstromung wieder raus. Und da stellt sich die Frage, auf welchem Temperaturniveau. Wenn da noch 40-50°C bleiben sollen, damit die Wärme weiter zum Heizen taugt, dann wird der Prozess nicht viel Strom produzieren, Wenn da nur noch 10-20°C bleiben, dann ist die Wärme futsch. Also wie man es macht, ist es Sch. . . . |__|:-)

    Das Problem ist übrigens völlig unabhängig davon, mit welcher Dampfmaschine / Turbine das umgesetzt wird.

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  • Ich nehme an, dass es sich hier um eine rein theoretische Überlegung handelt. Jedenfalls wird unter den Randbedingungen für beide Geräte postuliert, dass die nach der zweiten Stufe verbleibende Wärme noch nutzbar ist (für Gebäudeheizung wohl kaum, aber vielleicht für ein Treibhaus um Tomaten zu züchten?).


    Unter der Annahme, dass die Angaben z.B. zur Lebensdauer der Anlagen und zu den Wartungskosten realistisch wären (?), ergibt sich eine einfache betriebswirtschaftliche Rechnung:


    Maschine 1 erzeugt in 8.000 Stunden 216 MWh Strom. Die Kosten sind: AfA 2.000 EUR, Wartung 2.500 EUR, gibt 4.500 EUR bzw. 20,83 EUR/MWh. (Mit industrie-üblicher AfA auf zehn Jahre wären es 104 EUR/MWh.)


    Maschine 2 erzeugt in 8.000 Stunden 144 MWh Strom. Die Kosten sind: AfA 1.100 EUR, Wartung 1.000 EUR, gibt 2.100 EUR oder 14,58 EUR/MWh. (Mit industrie-üblicher AfA auf zehn Jahre wären es 83 EUR/MWh.)


    Lösung 2 hat also unter den gegebenen Randbedingungen niedrigere Strom-Gestehungskosten.


    Ob sich trotzdem Lösung 1 unter Umständen besser rechnet, hängt von den erzielbaren Verkaufserlösen für den Strom ab. Beispiele:

    • Bei einem Strompreis von 50 EUR/MWh (wie bis Anfang 2021 üblich) würde man mit Maschine 1 einen Gewinn von 6.300 €/a erzielen, mit Maschine 2 von 5.100 €/a. Bei industrie-üblicher AfA (10 Jahre) ergibt sich mit Maschine 1 ein Verlust von -11.700 €/a, mit Maschine 2 von -4.800 €/a.
    • Bei einem Strompreis von 180 EUR/MWh (entspricht der jetzt diskutierten Kappungsgrenze) würde man mit Maschine 1 einen Gewinn von 34.380 €/a erzielen, mit Maschine 2 von 13.920 €/a. Bei industrie-üblicher AfA (10 Jahre) ergibt sich mit Maschine 1 ein Gewinn von 16.380 €/a, mit Maschine 2 von 13.920 €/a.

    Ich bin jetzt zu faul um den Breakeven-Punkt auszurechnen. Aber jedenfalls ist Lösung 1 um so attraktiver, je höher der langfristig erwartete Stromerlös liegt. Bei Lösung 2 ist man wegen der niedrigeren Gestehungskosten in einem Niedrigpreis-Szenario besser abgesichert.


    In beiden Fällen setze ich voraus, dass der Wert der nach Stufe 2 verbleibenden Wärme vernachlässigbar ist. Ansonsten müsste man den in beiden Fällen noch einrechnen, wobei sich dabei leichte Vorteile für Lösung 2 ergeben dürften.


    Wenn es eine Alternative für die Wärmeverwertung nach Stufe 1 gäbe – z.B. die Belieferung eines Nahwärmenetzes – müsste man den Wert dieser Alternative noch in beiden Fällen als Opportunitätskosten (entgangener Verkaufserlös) mit berücksichtigen.

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie Vakuumröhren 13,8 qm (Vorgänger Flachkollektoren 14 qm 2004-2021, davor 8 qm 1979-2003)

  • Aber die Differenzwärme kommt zum größten Teil hinten aus der Nachverstromung wieder raus.

    Klar besonders bei der Dampfmaschine mit einem mech. Wirkungsgrad von ca. 16 % bleibt der größte Teil der Energie erhalten .... :saint:


    Der ausgestoßene Dampf läßt sich auch prima Brennwerttechnisch hocheffizient nutzen.


    Sicherlich wird eine solche Anlage auch unter aktuellen Brennstoffpreisen die Krönung der Wirtschaftlichen Nutzung darstellen.

  • Mechanische Wirkungsgrad von meine Maschine ist 95 Prozent. Noch 15 Prozent Verluste habe ich durch nicht volstendige Expansion. Dampfdruck ist 16 bar. Kondesation 1 bar und 100 Grad. Elektrische Wirkungsgrad ist 12 Prozent. Gesamtwirkungsgrad 92 Prozent. Man hat Strom und Wärme aus Abgas.

  • Ich nehme an, dass es sich hier um eine rein theoretische Überlegung handelt.

    Naja, ich interpretiere die Frage schon so, das Sandokan das ernst meint. Allerdings haben das schon viele probiert und sind gescheitert. Ob die Laval-Turbine den großen Unterschied macht, bezweifle ich, aber wer weiß?

    Jedenfalls haben da schon große Firmen viel Geld vergraben und kommen am Ende immer mit einem ORC-Prozess raus.

    Der ausgestoßene Dampf läßt sich auch prima Brennwerttechnisch hocheffizient nutzen.

    Dazu würde ich sagen, das hat nichts mit Brennwert zu tun. Beim Brennwert kann die Kondensation über einen gleitenden Temperaturbereich erfolgen. Bei einer Dampfmaschine nur dann, wenn der Dampf entsprechend heiß ausgestoßen wird. Das wäre aber kontraproduktiv. Das geht jetzt aber zu tief in den Rankine-Prozess und ist mehr was für ein Dampfforum..

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

  • Mechanische Wirkungsgrad von meine Maschine ist 95 Prozent. Noch 15 Prozent Verluste habe ich durch nicht volstendige Expansion. Dampfdruck ist 16 bar. Kondesation 1 bar und 100 Grad. Elektrische Wirkungsgrad ist 12 Prozent. Gesamtwirkungsgrad 92 Prozent. Man hat Strom und Wärme aus Abgas.

    Das solltest Du dann am Markt anbieten, wird man Dir sicherlich aus der Hand reißen. :saint:

  • Eingangsdruck 16 bar, Temperatur 220 bis 260 Grad. Kondensation bei 1 bar und 100 Grad. Speisewasser Temperatur ca 85 bis 90 Grad. Carnotische Wirkungsgrad 19 Prozent. Dampfmaschine Wirkungsgrad 80 Prozent ( 5 Prozent Reibungsverluste und 15 Prozent Verlusten durch nicht volstendige Expansion). Generator Wirkungsgrad 90 Prozent, Dampferzeuger Wirkungsgrad 92 Prozent. Aus allem ergibt sich ein elektrische Wirkungsgrad von 12 Prozent.

  • Um auf Deine ursprüngliche Frage zu antworten:

    Wenn jemand ein 500kW - BHKW betreibt, dann kommt es auf die 4T der dampfmaschine auch nicht an |__|:-)

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    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.