Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikro-Gasturbine: Energie nach Maß für den Mittelstand

28.10.2003


Eine Innovation aus der industriellen Gemeinschaftsforschung



Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), also die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom, ist ein etabliertes Instrument der kostengünstigen, dezentralen Energieversorgung. Sie leistet gleichzeitig einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen. Während sich der wirtschaftliche Einsatz vorhandener KWK-Technologien zur Prozesswärme-Erzeugung auf Grund ihrer Leistungsdaten bislang auf Großanlagen beschränkte, rücken die Anforderungen kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), die Prozesswärme benötigen, mehr und mehr in das Blickfeld von Politik, Energiewirtschaft und Anlagenbauern. Mit Unterstützung der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" haben Wissenschaftler vom Duisburger Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) gemeinsam mit Kollegen vom Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der RWTH Aachen die Eignung einer neuen Technologie, der Mikro-Gasturbine, für den Einsatz in mittelständischen Unternehmen untersucht. Dabei kommen sie zu viel versprechenden Ergebnissen: Bei elektrischen Leistungen zwischen 30 und 200 kW kann die Mikro-Gasturbine Prozesswärme erzeugen und eignet sich auch als Wärmequelle für Absorptionskälteanlagen. Damit erstrecken sich ihre Einsatzbereiche über betriebliche Anwendungen zur Strom- und Dampferzeugung, beispielsweise in Wäschereien und Brauereien oder zur Trocknung in der Keramikindustrie, bis hin zur KWK in Krankenhäusern, Hotels und Verwaltungsgebäuden. Die Kosten für Anschaffung und Betrieb sind auf Grund weniger Verschleißteile und langer Wartungsintervalle von 4.000 bis 8.000 Betriebsstunden wesentlich geringer als beispielsweise für ein Motorheizkraftwerk.



Grundsätzlich gilt für jede KWK-Anlage: Erst hohe Laufzeiten bei einem hohen Nutzungsgrad machen ihren Betrieb wirtschaftlich. Es liegen nur dann günstige Voraussetzungen vor, wenn das ganze Jahr über ein gleichzeitiger Strom- und Wärmebedarf besteht. Der durchschnittliche Mindeststromverbrauch (Grundlast) eines KMU erlaubt den permanenten Betrieb einer Anlage mit einer elektrischen Leistung von 50 bis 200 kW. Die gleichzeitig erzeugte Wärme muss aber auch genutzt werden, und zwar nicht nur im Winter, um beispielsweise den Raumwärmebedarf zu decken, sondern das ganze Jahr über als Prozesswärme von mehr als 120 Grad Celsius, beispielsweise zur Dampferzeugung für die jeweilige Produktion. Die bislang verfügbaren Technologien decken diesen Bedarf nur unzureichend ab. Die Nutzwärme von Motorheizkraftwerken liegt in der Regel unter 100 Grad Celsius, so dass sie nicht als Prozesswärme und damit nicht über den Winter hinaus verwendbar ist. Demgegenüber erzeugen Gasturbinen zwar Prozesswärme, aber ihre elektrischen Leistungen lagen bisher bei 1.000 kW und mehr. Dies entspricht bei vielen KMU der maximal bezogenen Leistung und nicht der Grundlast. Mit der neuen Technologie der Mikro-Gasturbine hat sich nun das Einsatzspektrum verschoben.

Um genauere Kenntnisse über Wirkungs- und Nutzungsgrade bei verschiedenen Lastfällen und Betriebsweisen sowie deren Betriebskosten zu erhalten, haben die Forscher in Duisburg die erste Mikro-Gasturbine zur Prozesswärmeerzeugung in Deutschland installiert. Im Rahmen des Initiativprogramms "Zukunftstechnologien für kleine und mittlere Unternehmen" der AiF unterzogen sie die Mikro-Gasturbine einem umfangreichen messtechnischen Versuchsprogramm, um ihre Besonderheiten und bevorzugten Einsatzgebiete gerade mit Blick auf den Einsatz in KMU herauszuarbeiten. Darauf aufbauend erhoben die Wissenschaftler Daten, um das Potenzial für den Einsatz von Mikro-Gasturbinen auszuloten. Mittelständische Unternehmen aus den Bereichen Textil und Ernährung wurden hinsichtlich ihres Energiebedarfs typisiert und in Bezug auf den Einsatz der neuen Technologie klassifiziert. Es entstanden so Entscheidungs- und Planungshilfen, mit denen Unternehmer diese KWK-Technologie kennenlernen und auf ihre Brauchbarkeit für ihren Bedarf hin prüfen können.

Sollte sich, wie die Experten hoffen, ein Massenmarkt für Mikro-KWK-Anlagen entwickeln, wäre auch das "virtuelle Kraftwerk" nicht mehr fern: Wenn man viele Mikro-KWK-Anlagen regelungsseitig miteinander verbindet und von einer Zentrale aus steuert, könnten damit Wohn- oder Gewerbegebiete flächendeckend, umweltschonend und mit hoher Versorgungssicherheit mit Strom und Wärme gespeist werden. Dieses Modell verbindet die Vorteile des zentralen Großkraftwerks wie hohe Leistungen, Stabilisierung des Netzes und Versorgungsgarantie mit den Vorteilen kleiner dezentraler KWK-Anlagen. Dazu zählen besonders die Nähe von Energieerzeugung und -verwendung zur Minderung von Transportverlusten und die Möglichkeit, die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme zu nutzen.

Ansprechpartner:

Dr. Martin Koepsell
Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA)
Tel.: 02065 418-224
E-Mail: koepsell@iuta.de

Silvia Behr | idw
Weitere Informationen:
http://www.aif.de

Weitere Berichte zu: KMU Mikro-Gasturbine Prozesswärme Umwelttechnik Wärme

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht SmartMeter analysieren mit Algorithmen den Stromverbrauch
01.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

nachricht Energiehybrid: Batterie trifft Superkondensator
01.12.2016 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie