Thermoökonomische Optimierung von Steam Rankine Cycle Anlagen zur dezentralen Hochtemperatur-Abwärmeverstromung

Florian Raab, TH Nürnberg

 

Florian Raab absolvierte im Rahmen eines dualen Studiums von 2013 bis 2017 sein Bachelorstudium in Energieprozesstechnik an der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm, parallel die Ausbildung zum Elektroniker für Automatisierungstechnik. Anschließend schloss er im Masterstudiengang Applied Research in Engineering Sciences mit der Vertiefungsrichtung Energieverfahrenstechnik ab und erforschte währenddessen die Abgaskondensation in der Kraft-Wärme-Kopplung. Seit 2019 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe für Dezentrale Energiewandlung und Speicherung an der TH Nürnberg mit dem Forschungsschwerpunkt Verstromung von Hochtemperatur-Abwärme mittels Steam Rankine Cycle. Neben der Inbetriebnahme und Optimierung der MicroRankine Versuchsanlage ist er Projektkoordinator für das Forschungsverbundprojekt KompACT.

 

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Frank Opferkuch, Th Nürnberg, FAU

Prof. Dr.-Ing. Harald Klein, TUM

 

Thermoökonomische Optimierung von Steam Rankine Cycle Anlagen zur dezentralen Hochtemperatur-Abwärmeverstromung

Forschungsschwerpunkt ist die Verstromung von dezentraler Hochtemperatur-Abwärme mittels Steam Rankine Cycle (SRC). Dieser verwendet im Gegensatz zu der weit verbreiteten Organic Rankine Cycle (ORC) Technologie Wasser im Rankine Kreisprozess. Im Vergleich zu organischen Medien hat Wasser Vorteile in den Bereichen Arbeitssicherheit, Gesundheit und Klimaverträglichkeit, stellt das Apparatedesign allerdings auch vor Herausforderungen, da die Verdampfungsenthalpie und die Volumenzunahme bei Verdampfung vergleichsweise hoch sind. Im ersten Schritt sollen die Unterschiede im Apparatebau und im Betrieb von SRC und ORC Anlagen erarbeitet werden. Mit Hilfe einer SRC Versuchsanlage in industriellem Maßstab, die Abwärme eines BHKW Motors verstromt, sollen diese theoretischen Untersuchungen mit Erfahrungen mit dem Anlagenbau und dem realen Betrieb verifiziert werden. Mögliche Betriebsszenarien in Voll-, Teil- und volatil auftretender Last werden in modellbasierten Simulationen nachgebildet und zuverlässige Regelungsstrategien daraus abgeleitet, die wiederum in der Versuchsanlage getestet werden. Durch eine techno- und thermoökonomische Optimierung des SRC Anlagenkonzepts und eine Recherche und Untersuchung von Abwärmequellen, sollen schlussendlich Anwendungen identifiziert werden, in denen der SRC in der Abwägung mit anderen am Markt verfügbaren Technologien bevorzugt eingesetzt werden kann.

 

 

Das aktuelle Forschungsverbundprojekt KompACT, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms, hat die technoökonomische Optimierung der MicroRankine SRC Anlagentechnik zum Ziel.

 

Projektpartner

OTH-Amberg-Weiden, APROVIS Energy Systems GmbH, DEPRAG SCHULZ GmbH u. Co.,

CTWe GmbH, TheSys GmbH, UAS Messtechnik GmbH