Praxisbeispiel: Stromerzeugung durch Dampfprozesse.

In der unternehmerischen Praxis treffen energieeffiziente Technologien häufig auf vergleichbare Bedingungen innerhalb einzelner Branchen. Auch bei der Vermeidung, Nutzung oder Verstromung von Abwärme lassen sich so erfolgreiche Praxislösungen oft auf weitere Unternehmen übertragen.

Der Hintergrund

Bei Dampfprozessen zur Stromerzeugung aus Abwärme wird Wasserdampf zum Antrieb einer Dampfturbine verwendet, die an einen elektrischen Generator gekoppelt ist. Dabei wird zunächst das Wasser durch eine Pumpe auf ein hohes Druckniveau gebracht. Anschließend wird es erwärmt und verdampft. Dieser Hochdruckwasserdampf kann anschließend in einer Dampfturbine oder einem Dampfmotor entspannt werden, wodurch dessen potenzielle Energie in die kinetische Energie einer rotierenden Welle umgewandelt wird. Zur Erzeugung von elektrischer Leistung wird die mechanische Energie in einem Generator in Strom umgewandelt.

Der Niederdruckwasserdampf, der aus der Turbine austritt, muss am Ende vollständig kondensiert werden. Dafür ist ein Kühlkreislauf notwendig, dessen Wärme weiter genutzt werden kann. Bei Abwärmetemperaturen ab etwa 350 °C gelten Dampfprozesse als effizienteste Lösung zur Verstromung von Abwärme. Mit niedrigeren Temperaturen steigt der Platzbedarf der Anlagen und die Überhitzung des Dampfes wird schwieriger.

Die Anwendung: Abwärmeverstromung und Wärmerückgewinnung in einem Prozess.

Am Standort Kassel beschäftigt die Volkswagen AG 16.000 Mitarbeiter und fertigt verschiedenste Fahrzeugkomponenten. Im Rahmen der energetischen Optimierung wurden
Hochtemperatur-Abwärmeverstromungsanlagen in den Prozess der Rollenherdöfen integriert. Eine speziell entwickelte Steam-Rankine-Cycle-Anlage (SRC-Anlage) arbeitet mit dem Medium Wasser, um so eine gezielte Nutzung des im Wärmebehandlungsprozess vorhandenen Abwärmepotenzials auf hohem Temperaturniveau nutzen zu können. Der bis zu 400 °C heiße Wasserdampf wird über einen Kolben-Expansionsmotor entspannt, um anschließend mit einem Generator Strom zu erzeugen. Zusätzlich wird die Restwärme zur Raumheizung bzw. als technische Wärme genutzt. Durch den Einsatz der SRC-Technologie können jährlich 5 GWh Abwärme in 0,5 GWh Strom umgewandelt werden. Gleichzeitig lassen sich 4,3 GWh Wärme pro Jahr für eine thermische Nutzung zurückgewinnen. 

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