2023-11-01  –  2026-10-31

602.301,50 EUR

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau Lehrstuhl für Antriebe in der Fahrzeugtechnik Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Kaiserslautern, Rheinland-Pfalz

03EN4069B

Energiesparende Industrieverfahren - Wärmetransformatoren/ORC-Anlagen [EA3203]

01258880/1  –  KKM

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)

Energie

Steigende Energiekosten und die Notwendigkeit zur CO2 Einsparung, machen neue Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energie und zur Energieeinsparung erforderlich. In Deutschland gibt es z.B. im Temperaturbereich von 80 bis 150°C ungenutzte industrielle Abwärme mit einer Energie von 39 TWh pro Jahr, dies entspräche einer Gesamtleistung von 444 MW und einer CO2 Einsparung von 1,2 Mio Tonnen pro Jahr. Vorhabensziel: Entwicklung einer neuartige kosten-effektive Wärmekraftmaschine, der Kondensationskraftmaschine (KKM), zur Nutzung dieser Ressource. Die KKM nutzt das durch Kondensation von Dampf entstehende Vakuum als Antriebskraft. Theoretische Arbeiten und Labor-Versuchsmaschinen haben das Wirkprinzip dargestellt. Die Einfachheit der Maschine, mit Wasser als ungiftigem, nicht korrosivem Betriebsfluid, niedrigen Betriebsdrücken von unter 0,5 bar und vergleichsweise hohen Wirkungsgraden lässt auf ein sehr gutes Kosten-Nutzenverhältnis schließen. Konkurrenztechnologien (Organic Rankine Cycle / ORC Systeme) sind komplex, im Leistungsbereich bis 150 kW kostenintensiv und werden daher kaum angewendet. In diesem Projekt wird die KKM Technologie weiterentwickelt um die Maschine so effektiv und so einfach wie möglich zu gestalten. Eine thermodynamische Modellierung erlaubt eine optimierte Dimensionierung. Komponenten werden weiterentwickelt. Kolben und Zylinder werden aus Präzisions-Kunststoff gefertigt um Kosten zu senken. Die Verbesserungen werden an einem 100 Watt Modell getestet. Aufbauend auf den Ergebnissen wird ein 2,5 kW Technologiedemonstrator gebaut, der es erlaubt die Wirkungsgrade und die Dauerleistung zu bestimmen. An dem Projekt sind ein Hersteller von Präzsions-Kunststoffteilen (AKO Kolb, Sinsheim) und die RPTU Kaiserslautern-Landau als Entwicklungspartner beteiligt. Hinzu kommen zwei assoziierte Partner, Ingenieurbüro Müller (Braunschweig) als technischer Berater und Mühlenbau Schuhmann (Bad Kissingen) als Anlagenbauer im Bereich Erneuerbare Energien.