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#Tendenze
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Soluzioni decentralizzate di sviluppo
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Generi il potere dal calore dei rifiuti industriali
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Con i cambiamenti d'avanzamento nel settore dell'energia, l'interesse in generatori di corrente decentralizzati e variabili sta sviluppandosi. L'uso di cascami di calore dai processi industriali può contribuire significativamente a rendimento energetico aumentato ed alla generazione di potere a basso tenore di carbonio. Il ciclo di Rankine organico (ORCA) adotta un approccio tecnologico alla conversione di cascami di calore in potere. Per oltre 7 anni, un consorzio bavarese nordico, consistente dell'università di Bayreuth, istituto tecnico superiore OTH dell'Amberg-Weiden e la società DEPRAG, sta mettendo a punto con successo i sistemi di ORCA, specificamente, micro turbine di espansione nelle gamme di potere basso di sotto 50 chilowatt (elettrici).
Il recupero di energia inutilizzata, quali il calore in gas di scarico dai motori a combustione o dalle turbine a gas o persino i cascami di calore dai processi industriali, è una strategia di promessa per indirizzare la sfida per aumentare il rendimento energetico. Le soluzioni tecniche attuali, quali i processi a valle o le turbine di forza vapore come estensori di gas naturale, sono limitate ai flussi di energia con una temperatura di °C oltre 500 e un'uscita di sistema elettrico di oltre 100 chilowatt. Per raggiungere la penetrazione del più forte mercato e un impatto positivo tangibile sull'odierno sistema energetico, è vitale attingere i potenziali sostanziali ai livelli di temperatura più insufficiente.
Il concetto: Una turbina efficiente e su scala ridotta di ORCA
L'ORCA è adatta specialmente alla conversione dell'energia proveniente dalle fonti di calore con le temperature di °C 100 - 500 °C. in linea di principio, questo è il processo tradizionale di forza vapore nominato dopo il fisico e l'ingegnere scozzesi William John Macquorn Rankine (1820 – 1872). Contrariamente ai generatori convenzionali, nei sistemi di ORCA tuttavia, il medium di lavoro è liquido organico invece dell'acqua. Questi materiali presentano il vantaggio di giro da cuocere a vapore comparativamente alle basse temperature. Questa tecnologia ancora sufficientemente non è stata stabilita chilowatt più basso del campo di potenza elettrico nei di 100. Ciò è dovuta, fra l'altro, alla mancanza di micro estensori redditizi con i generatori. Il gruppo di partner ha adottato esattamente questo approccio con il loro lavoro intensivo di ricerca e sviluppo. In primo luogo, un nuovo tipo di unità alto-integrata del generatore a turbina è stato sviluppato che è compresa una turbina ad azione assiale con il generatore sincrono chiuso ermeticamente (immagine della turbina). Ancora, una progettazione innovatrice dello scambiatore di calore (piatto e scambiatore di calore delle coperture) è stata provata direttamente per collegare il medium di funzionamento di ORCA con i gas di scarico. Queste misure evitano i circuiti intermedi a costo elevato.
Stretta collaborazione: Bayreuth e l'Amberg
Nel progetto «lo sviluppo di mini generatore di ORCA per l'utilizzazione di cascami di calore», costituita un fondo per dalla carità bavarese di finanziamento di ricerca dal 2011 al 2013, la competenza specifica dei tre partner del progetto in primo luogo è stata riunita in parecchi stadi di sviluppo: Simulazione e selezione stazionarie di liquido, progettazione e produzione di un evaporatore diretto e una micro turbina di espansione con il generatore, concezione del sistema di dimostrazione come pure della costruzione ed esercizio del sistema. La micro turbina di espansione è stata calcolata e progettato stata da prof. Dr. - Ing. Andreas Weiß dall'istituto tecnico superiore OTH dell'Amberg-Weiden. SCHULZ il U. GMBH CO. di DEPRAG basato sull'Amberg ha risolto le sfide tecniche coinvolgere nella produzione di micro turbina di espansione di ORCA. Per concludere, un sistema della ricerca è stato installato al für Energietechnik (ZET) di Zentrum all'università di Bayreuth sotto il comando di prof. Dr-Ing. Dieter Brüggemann (immagine del sistema di ricerca). «La cooperazione intensiva e messa a fuoco degli sviluppatori della turbina dall'Amberg e degli esperti nella termodinamica da Bayreuth ha condotto al risultato di una energia elettrica di 12 chilowatt con efficienza della turbina di quasi 65% facendo uso delle temperature del gas di scarico di fino a 300 lauree di Celsius», ricorda il Dott. - Ing. Theresa Weith, che ha lavorato al progetto ed ora dirige il settore di trasferimento di calore allo ZET.
Ulteriore sviluppo sistematico: Più ampia applicazione ed utilizzazione elastica
Il progetto di ricerca è il primo punto in ulteriore sviluppo sistematico della tecnologia di ORCA dai partner del progetto. Dopo che riuscito la costruzione e le prove del generatore sperimentale con evaporazione diretta di cyclopentane e di micro turbina come estensore, un sistema modulare a micro turbine di espansione sono state sviluppate. Ciò è venuto nel quadro del sottoprogetto del centro di eccellenza per la generazione di cogenerazione, «micro turbine di espansione con i generatori ad alta velocità per la conversione di cascami di calore nel CHP o altri processi industriali», costituita un fondo per dal ministero bavarese dello stato per istruzione e gli affari culturali, scienza ed arti, fra 2013 e 2016. Tre rappresentanti differenti di questo sistema modulare sono stati esaminati estesamente in un secondo sistema di ORCA facendo uso di hexamethyldisiloxane (millimetro) come il fluido operante.
Facendo uso di nuovo generatore estremamente affidabile della prova di ORCA, le turbine possono essere collaudate non solo al punto di progettazione, ma anche nell'ambito del carico parziale, di modo che le caratteristiche di efficienza ed operative possono essere determinate. Le misure prese verificano gli accrescimenti più ulteriori nell'efficienza in moda da potere realizzare un grado di efficienza di quasi 75% dalla turbina. Tutti i partecipanti hanno cercato continuamente di sostenere i calcoli teorici con prova concreta dal laboratorio. «Le numerose pubblicazioni in questo campo sono state contenuto con i calcoli computerizzati e non sono riuscito a fornire alcune prove sperimentali. Abbiamo potuti eliminare questo divario e dimostrare il grande potenziale per la produzione di energia anche nei piccoli sistemi di ORCA», ha sottolineato prof. Brüggemann.
La famiglia di prodotto della Verde-Energia-turbina (OTTENGA) da SCHULZ il U. GMBH CO. di DEPRAG, di cui la progettazione soprattutto è basata sul progetto descritto, inoltre dimostra che gli obiettivi ambiziosi hanno raggiunto oltre il dominio scientifico. Ci sono cinque dimensioni differenti che coprono i campi di potenza elettrici di 3 chilowatt - 175 chilowatt. dovuto la sua progettazione semplice, OTTENGA il generatore a turbina può adattarsi rapidamente ed in modo redditizio in pratica ai requisiti di potere vari, ai fluidi operanti, alle pressioni ed alle temperature. Ci sono attualmente già intorno 100 macchine che funzionano nel campo.
Malgrado i successi già ha raggiunto, i partner del progetto si sono messi scopi ancor più ambiziosi per il futuro. Nel progetto più recente costituito un fondo per dal BFS, una turbina adattabile con la geometria variabile sta mettenda a punto e sperimentanda nell'esistenza sistema di ricerca. «Speriamo di permettere all'adattamento intelligente ed efficiente dalla turbina alle gamme frequentemente d'avvenimento del parziale-carico» spieghiamo prof. Weiß.