Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHTPilotprojekt von evo und UMSICHT: Erste Mikro-Dampfturbine erfolgreich in Betrieb
Newsletter 30.11.2017 - Bei vielen Industrieprozessen ist Dampf unverzichtbar. Eine Dampferzeugung ist dabei oft mit hohen Kosten und großem Primärenergieeinsatz verbunden. Die TURBONIK GmbH, das kürzlich gegründete Spin-off von Fraunhofer UMSICHT, hat für diese Unternehmen eine Lösung entwickelt, um die Energie effizienter zu nutzen: Eine innovative Mikro-Dampfturbine, die nun seit kurzem bei der Energieversorgung Oberhausen AG (evo) zum Einsatz kommt. Damit ist es erstmals möglich, in Prozessdampfanlagen mit geringen Dampfmengen- und drücken kostengünstig und effizient eigenen Strom zu erzeugen.
Die evo versorgt Oberhausen mit Fernwärme. Das Fernheizwasser muss dabei regelmäßig entgast werden. Der hierzu benötigte Dampf wird in einem Heizwerk in einem Gaskessel mit erhöhtem Druck erzeugt und bisher anschließend über ein Ventil auf den benötigten Arbeitsdruck mechanisch heruntergeregelt.
Statt dieser rein mechanischen Regelung wurde jetzt in dem Heizwerk zwischen Gaskessel und Fernheizbehälter eine Mikro-Dampfturbine installiert, um die im Dampf enthaltene Energie optimal zu nutzen. Diese erzeugt dauerhaft bis zu 75 kW elektrischen Stroms. Die Mikro-Dampfturbine ist als Gegendruckturbine so ausgelegt, dass nach der Turbine auch noch weiterhin Dampf mit dem erforderlichen Arbeitsdruck zur Verfügung steht.
Effizient und klimafreundlich
Die neue Turbinentechnologie ermöglicht erstmals einen einträglichen Betrieb auch bei Anlagen im kleineren Leistungsbereich (bis 300 kW), da sie einen bis zu 40 Prozent höheren Wirkungsgrad aufweist als herkömmliche Turbinentechnik. Technologisch gelingt dies, da TURBONIK auf ein Getriebe verzichtet und sehr hohe Drehzahlen ermöglicht. Weiterhin wird auf eine ökologisch nachteilige und wartungsintensive Ölschmierung verzichtet. Jede Mikro-Dampfturbine wird auf die jeweiligen Anforderungen vor Ort hin optimiert, was sich aufgrund der modularen Bauweise sehr leicht umsetzen lässt.
»Innerhalb eines Jahres kann die evo mit der Mikro-Dampfturbine an ihrem Standort bis zu 300 000 kWh Strom zusätzlich erzeugen, was dem Jahresverbrauch von circa 60 bis 70 Vier- Personen-Haushalten entspricht«, erklärt Martin Daft von TURBONIK die Vorteile und ergänzt: »Die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung) ermöglicht zudem eine Primärenergieeinsparung von circa zehn Prozent auf den Brennstoffeinsatz.« Die Turbine ist somit nicht nur wirtschaftlich, sondern leistet zusätzlich einen Beitrag zum Klimaschutz. Sebastian Schmid, Hauptabteilung Energieerzeugung der evo ist vom Erfolg des Projekts überzeugt: »Der Einsatz der Mikro-Dampfturbine ermöglicht uns, bisher ungenutztes energetisches Potenzial im bestehenden Entgasungsprozess des Fernheizwassers zu nutzen.«
Gute Kooperation zwischen der evo und Fraunhofer UMSICHT
Zahlreiche Leistungen und ein großer Teil der Innovationskraft der evo gelten der Gestaltung der Energiewende vor Ort. Der evo ist daran gelegen, den Wandel zu unterstützen. »Bei vielen lokalen Projekten haben wir bereits zusammengearbeitet, beispielsweise bei einer innovativen Energieanlage namens Flex-KWK und beim Test von Redox-Flow-Batterien«, so Bernd Homberg, technischer Vorstand der evo. «Mit dem Einsatz der Mikro-Dampfturbine, die für uns Potenziale für eine effiziente Eigenstromproduktion birgt, führen wir unsere wichtige Zusammenarbeit mit Fraunhofer UMSICHT fort.«
Derzeit läuft die Mikro-Dampfturbine bei der evo noch im Probebetrieb. Das Projektteam untersucht, wie sich die Turbine unter realen Bedingungen verhält. Zusätzlich werden Belastungs- und Sicherheitstests durchgeführt. Im Frühjahr 2018 soll der reguläre Dauerbetrieb aufgenommen werden.