Projekt 26032/01

Stromerzeugung aus der Abwärme von Glasschmelzen – Entwicklung und erster Einsatz eines optimierten Prototypen

Projektträger

AGIMUS GmbH
Am Alten Bahnhof 6
38106 Braunschweig
Telefon: 0531 / 25676-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Machbarkeit einer effizienten Stromerzeugung mit einem ORC (engl.: Organic Rankine Cycle, übersetzt: Organischer Rankine Prozess) soll mit einem Prototypen demonstriert werden, der Basis für eine Serienproduktion ist.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrundlegende Umrüstungen und Neuauslegungen der Wärmetauscher und der Turbine.
Präzise Messungen der Prozessparameter, um das Optimierungspotenzial für eine Serie zu erfassen und ausschöpfen zu können.


Ergebnisse und Diskussion

Die Anlage läuft seit 14. Juli 2011 bis auf schwingungsbedingte Ausfälle (Schwingungen am Generator bzw. Turbine, die trotz mehrfacher Auswuchtungen noch nicht abgestellt sind) stabile, aber immer noch weit unter der erwarteten elektrische Netto-Leistung von 520 kW. Es wurde seit dem letzten Zwischenbericht vom November 2011 keine weitere Leistungssteigerung erreicht. Die maximale erreichte elektrische Bruttoleistung beträgt 394 kW (entsprechend ca. 344 kW netto).
Mit Datum 7. Februar 2012 beträgt die bisher eingespeiste Strommenge 1.678.363 kWh.
Aufgrund der in der jetzigen Anlagenkonstellation fehlenden Leistung, bzw. der zu geringen Jahresarbeit, wurde die Anlage noch nicht abgenommen. Es wird eine Abnahme mit Mängeln vorbereitet und die Anlage dann mit Minderleistung weiter betrieben.
Der Anlagenbauer/Generalunternehmer (GU) GMK argumentiert, dass die Abgaszusammensetzung der Glasschmelze nicht vertragskonform ist und dass die abweichende Zusammensetzung Auswirkungen auf die Wärmeübertragung hat. Dies ist nicht stichhaltig, da durch den TÜV Nord eine ausgekoppelte Abgaswärme von 2.624 kW nachgewiesen wurde und bei manuell frisch gereinigtem Kessel der nachgeschaltete Prozess aber selbst unter diesen optimalen Bedingungen nicht die vertragliche Leistung erbringt. Das zur Klärung dieser Fragen gemeinsam von GMK und UAC beauftragte TÜV Gutachten wird von GMK nicht anerkannt.
Auf Grund der Tatsache, dass auch nach Grundreinigung des Kessels und der Rohrleitung die Anlage bei weitem nicht auf die Sollleistung kommt, sind wir sicher, dass der Generalunternehmer GMK uns einen nicht vertragskonformen Kessel, sowie eine nicht entsprechend den Auslegungsparametern funktionierende Anlage geliefert hat. Weiterhin werden im originären ORC-Kreis durch noch nicht geklärte technische Probleme die seitens GMK zugesagten 20 % Wirkungsgrad nicht erreicht.
GMK seinerseits verteidigt sich mit der Behauptung, das Abgas enthielte zu wenig Energie (wahr ist, dass die Feuchte geringer und der Volumenstrom etwas größer sind als der Auslegungsfall, ein ausreichend dimensionierter Kessel müsste das aber abfangen), die Abgaszusammensetzung sei der Grund für die schlechte Wärmeübertragung und dass zu viel Staub im Abgas sei (wahr ist, dass der Auslegungsfall 10 mg/m³ um den Faktor zwei überschritten wird - also bis 20 mg/m³ - was aber genehmigungskonform ist (BImSch-Genehmigung nach 4. BImSchV; Bescheid vom 22.1.2007)).

Die ursprüngliche Wirtschaftlichkeitsberechnung geht bei den bisher erreichten Parametern nicht auf, zumal für den langfristigen Betrieb der Anlage weitere Investitionen anstehen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation haben noch nicht stattgefunden. Das Interesse am Markt ist sehr wohl vorhanden. Trotz aller Probleme steht der Kunde Gerresheimer weiter zu der Aussage, drei weitere Anlagen bauen und im Contracting betreiben lassen zu wollen.
Ein Fachartikel ist in Vorbereitung, vorgesehen für ein Journal wie BWK o. ä.


Fazit

Es konnte mit dem geförderten Projekt belegt werden, dass industrielle Abwärme aus Glashütten oder vergleichbaren Industrien mit dem Temperaturniveau 350 bis 400 °C ohne weiteren Primärenergieträger-Einsatz verstromt werden können. Es konnten wertvolle Kenntnisse für die Standardisierung solcher Anlagen gewonnen werden, dies gilt sowohl für den Kesselbau als auch für Rohrleitungsführung, Turbine, Generator und Rückkühl- / Kondensationstechnik ohne hohe Wasserverluste.
Die avisierten Wirkungsgrade in Größenordnung von 20 % (Netto-Strom/ausgekoppelte Wärme) konnten nicht erreicht werden und sind beim aktuellen Stand der Technik offenbar zu ambitioniert, der Betreiber wird auf eigene Kosten während des Regelbetriebes eine Wirkungsgradoptimierung anstreben. Durch die gestiegenen Strompreise können solche Anlagen künftig trotz des verminderten Wirkungsgrades wirtschaftlich sein.