P2.09 Arbeitsmedien für ORC-Prozesse Prof. Dr. J. Fischer 1) (E-Mail: [email protected]), MSc N. A. Lai 1) , Dipl.-Ing. G. Koglbauer 1) , Prof. Dr.-Ing. M. Wendland 1) 1) Institut für Verfahrens- und Energietechnik, Universität für Bodenkultur, Muthgasse 107, A-1190 Wien DOI: 10.1002/cite.200750029 ORC (Organic Rankine Cycles)-Prozesse können zur Stromerzeugung aus geo- thermischer und solarthermischer Wär- me, Abwärme und Wärme aus Bio- masse eingesetzt werden. Fragen beim Entwurf eines ORC-Prozesses sind die Wahl des Arbeitsmediums und die Pro- zessführung. Dabei kommt es auf die Temperatur der verfügbaren Wärme und auch darauf an, ob der Wärmeträger im Kreis geführt werden kann oder ob er abgeführt werden muss, wie dies bei Abwärme oder Thermalwasser der Fall ist. Zunächst wird anhand von Modellen gezeigt, dass es für jedes obere Tempera- turniveau ein anderes optimales Arbeits- medium gibt. Für eine Maximaltempe- ratur von 100 °C für das Arbeitsmedium wurde schon eine umfangreiche Studie über die thermischen Wirkungsgrade mit der Zustandsgleichung BACKONE durchgeführt, die im Fall der Geother- mie noch durch eine Pinch-Analyse er- gänzt werden muss. Die Abbildung zeigt für R600a das Ergebnis für g th , die übertragbare Wärme q wa und die resul- tierende elektrische Leistung P el als Funktion der Verdampfungstemperatur. Als optimales reines Arbeitsmedium für diesen Temperaturbereich wurde über- kritisches R143a gefunden. Hier werden noch Gemische für tiefere und andere Arbeitsmedien wie Siloxane für höhere Maximaltemperaturen diskutiert. Da für diese die Datenlage im oberen Tempera- turbereich noch unbefriedigend ist, wur- den in Ergänzung zu laufenden Mes- sungen neue Extrapolationsgleichungen für die Sättigungseigenschaften ent- wickelt, mit deren Hilfe BACKONE- Parameter bestimmt werden. Schließ- lich werden Ergebnisse von Kreispro- zessberechnungen mit BACKONE für Siloxane präsentiert. P2.10 Prozessintegrierte CO 2 -Abtrennung bei der Biomassever- gasung in überkritischem Wasser Dr. N. Boukis 1) (E-Mail: [email protected]), Dipl.-Ing. U. Galla 1) , Dipl.-Ing. H. Müller 1) , Prof. Dr. E. Dinjus 1) 1) Forschungszentrum Karlsruhe, ITC-CPV, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe DOI: 10.1002/cite.200750076 Für die energetische Nutzung nasser Biomassen (Maissilage, Traubentrester, Schlempe und Treber) bietet der Prozess der Biomassevergasung in überkriti- schem Wasser (SCWG) einen hohen energetischen Wirkungsgrad. Die Bio- masse wird lediglich in eine pumpbare Form überführt, ohne Vortrocknung. Dazu ist in vielen Fällen keine Vorbe- handlung notwendig, in anderen Fällen wird die Biomasse zerkleinert und mit Wasser verdünnt. Der Prozess wurde in der Anlage „VERENA“ mit verdünntem Methanol, Ethanol und einer Suspension aus Mais- silage demonstriert. Prozessbedingun- gen: p = 28 MPa, 100 kg/h Feed, T = 600 – 650 °C, s = 1 – 4 min. H 2 entsteht als Produkt (50 – 85 Vol.-%). Der Kohlen- stoff bildet CO 2 und CH 4 sowie einen geringen Anteil höherer KW. Das so gebildete CO 2 wurde vor Kurzem (eine Ernteperiode) der Atmo- sphäre entzogen und kann wieder in die Atmosphäre freigesetzt werden, ohne diese zu belasten. Der SCWG Prozess bietet die Möglichkeit, das CO 2 energe- Abbildung. Einfluss der Verdampfungstem- peratur von R600a auf übertragbare Wärme q wa , thermischen Wirkungsgrad g th und elektrische Leistung P el bei vorgegebener Thermalwassertemperatur von 120 °C. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0 50 100 150 200 Water flow (kg/h) Separated gas flow (Nm 3 /h) H2 CH4 CO2 H2 theor. CH4 theor. CO2 theor. Linear (CO2 Abbildung. Abgetrennte Gasmenge als Funktion der eingesetzten Was- sermenge (Feed: Methanol, : Versuchswerte, : theoretische Werte). 1342 Chemie Ingenieur Technik 2007, 79, No. 9 Energie und Klima www.cit-journal.de © 2007 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Arbeitsmedien für ORC-Prozesse

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P2.09

Arbeitsmedien für ORC-ProzesseProf. Dr. J. Fischer1) (E-Mail: [email protected]), MSc N. A. Lai1), Dipl.-Ing. G. Koglbauer1), Prof. Dr.-Ing. M. Wendland1)

1)Institut für Verfahrens- und Energietechnik, Universität für Bodenkultur, Muthgasse 107, A-1190 Wien

DOI: 10.1002/cite.200750029

ORC (Organic Rankine Cycles)-Prozessekönnen zur Stromerzeugung aus geo-thermischer und solarthermischer Wär-me, Abwärme und Wärme aus Bio-masse eingesetzt werden. Fragen beimEntwurf eines ORC-Prozesses sind dieWahl des Arbeitsmediums und die Pro-zessführung. Dabei kommt es auf dieTemperatur der verfügbaren Wärme undauch darauf an, ob der Wärmeträger imKreis geführt werden kann oder ob erabgeführt werden muss, wie dies beiAbwärme oder Thermalwasser der Fallist. Zunächst wird anhand von Modellengezeigt, dass es für jedes obere Tempera-turniveau ein anderes optimales Arbeits-medium gibt. Für eine Maximaltempe-ratur von 100 °C für das Arbeitsmediumwurde schon eine umfangreiche Studieüber die thermischen Wirkungsgrade

mit der Zustandsgleichung BACKONEdurchgeführt, die im Fall der Geother-mie noch durch eine Pinch-Analyse er-gänzt werden muss. Die Abbildungzeigt für R600a das Ergebnis für gth, dieübertragbare Wärme qwa und die resul-tierende elektrische Leistung Pel alsFunktion der Verdampfungstemperatur.Als optimales reines Arbeitsmedium fürdiesen Temperaturbereich wurde über-kritisches R143a gefunden. Hier werdennoch Gemische für tiefere und andereArbeitsmedien wie Siloxane für höhereMaximaltemperaturen diskutiert. Da fürdiese die Datenlage im oberen Tempera-turbereich noch unbefriedigend ist, wur-den in Ergänzung zu laufenden Mes-sungen neue Extrapolationsgleichungenfür die Sättigungseigenschaften ent-wickelt, mit deren Hilfe BACKONE-

Parameter bestimmt werden. Schließ-lich werden Ergebnisse von Kreispro-zessberechnungen mit BACKONE fürSiloxane präsentiert.

P2.10

Prozessintegrierte CO2-Abtrennung bei der Biomassever-gasung in überkritischem WasserDr. N. Boukis1) (E-Mail: [email protected]), Dipl.-Ing. U. Galla1), Dipl.-Ing. H. Müller1), Prof. Dr. E. Dinjus1)

1)Forschungszentrum Karlsruhe, ITC-CPV, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe

DOI: 10.1002/cite.200750076

Für die energetische Nutzung nasserBiomassen (Maissilage, Traubentrester,Schlempe und Treber) bietet der Prozessder Biomassevergasung in überkriti-schem Wasser (SCWG) einen hohenenergetischen Wirkungsgrad. Die Bio-masse wird lediglich in eine pumpbareForm überführt, ohne Vortrocknung.Dazu ist in vielen Fällen keine Vorbe-handlung notwendig, in anderen Fällenwird die Biomasse zerkleinert und mitWasser verdünnt.

Der Prozess wurde in der Anlage„VERENA“ mit verdünntem Methanol,Ethanol und einer Suspension aus Mais-silage demonstriert. Prozessbedingun-gen: p = 28 MPa, 100 kg/h Feed, T = 600– 650 °C, s = 1 – 4 min. H2 entsteht alsProdukt (50 – 85 Vol.-%). Der Kohlen-stoff bildet CO2 und CH4 sowie einengeringen Anteil höherer KW.

Das so gebildete CO2 wurde vorKurzem (eine Ernteperiode) der Atmo-sphäre entzogen und kann wieder in die

Atmosphäre freigesetzt werden, ohnediese zu belasten. Der SCWG Prozessbietet die Möglichkeit, das CO2 energe-

Abbildung. Einfluss der Verdampfungstem-peratur von R600a auf übertragbare Wärmeqwa, thermischen Wirkungsgrad gth undelektrische Leistung Pel bei vorgegebenerThermalwassertemperatur von 120 °C.

0,0

0,5

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