ORC-Abwärmenutzung für Biogasanlagen
In Wakenstädt in Mecklenburg-Vorpommern wandelt seit Anfang 2011 eine ORC-Anlage die Abwärme einer Biogasanlage gemäß KWKG und EEG in Strom um. Die Energieeffizienz der Biogasanlage wird so gesteigert. Das mehrfach ausgezeichnete Konzept stammt von der GMK Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen aus Rostock, einer der führenden Anbieter für die Abwärmeverstromung durch den Organic-Rankine-Cycle (ORC).
Seit Februar 2011 betreibt der Milchviehbauer Tantzen-Dobbehaus eine ORC-Anlage der GMK zur effizienten Nutzung seiner vorhandenen Biogasmotorenabwärme. Mit einer durchschnittlichen elektrischen Stromleistung von 35 kW kann mehr als die Hälfte des benötigten Eigenbedarfes an elektrischer Energie für den Betrieb der Biogasanlage, des Milchviehbetriebes und des Wohnhauses gedeckt werden. Das ORC-Prinzip für Biogasanlagen sorgt derzeit für reges Interesse bei Planern, Betreibern und Herstellern von Biogasanlagen sowie öffentlichen Beratungsstellen der Bundesländer.
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Technisches Grundprinzip ist der organische Kreisprozess nach Rankine (Organic Rankine Cycle). Anstelle von Wasser nimmt ein organisches Medium die Abwärme auf und verdampft. Großer Vorteil ist hier, dass das organische Medium bereits bei geringeren Temperaturen verdampft, sodass auch Nieder-Temperatur-Potentiale als Wärmequelle genutzt werden können.
Bei der GMK-Technologie erzeugt dann das im Verdampfer gespannte Arbeitsmedium einen Druck bis maximal 20 bar. Das bestehende Druckgefälle wird über einen speziell entwickelten Expander abgebaut. Nachdem das entspannte Arbeitsmedium den Expander verlassen hat, wird dieses über einen Luftkondensator bei Umgebungstemperatur verflüssigt und über das Kondensatsammelgefäß der Speisepumpe zugeführt.
Anschließend wird das Organic Rankine Cycle-Fluid erneut dem Verdampfungsprozess zur Verfügung gestellt. Die am Expander gewandelte mechanische Energie wird getriebelos über einen Synchrongenerator in Elektroenergie gewandelt um diese zum Beispiel in das öffentliche Netz einzuspeisen.
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Die Nutzung von Abwärme der Industrie, der Land- sowie der Energiewirtschaft eröffnet ein großes bisher ungenutztes Potenzial zur alternativen Erzeugung elektrischer Energie in Deutschland. Der Organic Rankine Cycle (ORC) eignet sich dabei zur Nutzung verschiedenster Wärmequellen insbesondere im Bereich niederer Temperaturen.
Daher sind ORC-Anlagen prädestiniert die Wärme aus Abgas- und Kühlwasser von Biogasmotoren sowie kleineren Gasturbinen-Kraftwerken zu nutzen. Sowohl der deutsche Gesetzgeber als auch der ORC-Fachverband e.V. haben die enormen Möglichkeiten der ORC-Technologie erkannt, welche die elektrische Leistung mehrerer deutscher Kernkraftwerke substituieren kann, sofern der Einsatz dieser Technologie weiter forciert wird. Aus diesem Grund wurde die ORC-Technologie als privilegierte Technologie in das novellierte Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2012) aufgenommen.
