Strom aus Niedertemperaturwärme unter wirtschaftlichen Bedingungen

(28.12.2006) Der Aqua Society GmbH will künftig unter wirtschaftlichen Bedingungen Strom aus thermischer Energie gewinnen, die aufgrund ihres niedrigen Temperaturniveaus bislang als Abwärme betrachtet wurde und in Fachkreisen als wirtschaftlich nicht nutzbar gilt. Dies teilte Aqua Society am 21. Dezember 2006 mit, als das Verfahren der Fachpresse vorgestellt wurde.

Nach Überzeugung des Unternehmens stellt das derzeit im Dauertest befindliche Verfahren einen technologischen Durchbruch dar. So kann unter wirtschaftlichen Bedingungen Strom aus Abwärme mit Ausgangstemperaturen von weniger als 90° Celsius erzeugt werden. Diese vergleichsweise niedrigen Temperaturen werden bereits im Kühlwasserkreislauf eines Motors, beispielsweise dem einer Biogasanlage oder eines Blockheizkraftwerkes, gemessen. Bisher wird Wärme auf vergleichbarem Temperaturniveau außer für Heizzwecke - wozu in vielen Fällen aber keine sinnvolle Verwendung besteht - ungenutzt an die Umwelt abgegeben und somit keiner wirtschaftlichen Nutzung zugeführt. Von ökologischer Bedeutung ist zudem, dass der unter diesen Rahmenbedingungen erzeugte Strom keine zusätzlichen CO₂-Emissionen verursacht.

Optimierter ORC-Prozess führt zu höherer Stromausbeute

Bei dem Verfahren kommt ein optimierter ORC-Prozess ("Organic Rankine Cycle") zum Einsatz. ORC-Module werden derzeit verstärkt in Geothermie- oder Biomasse-Anlagen zur Stromerzeugung eingesetzt und arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie der konventionelle Wasserdampf-Prozess. Statt Wasser wird jedoch ein organisches Arbeitsmedium mit einem niedrigen Siedepunkt verwendet, das als Treibdampf eine Turbine antreibt.

Um die technischen Bedingungen der Entspannung - physikalisch gesehen der Übergang eines Gases von einem höheren zu einem niedrigeren Druck - im Hinblick auf den Wirkungsgrad und die Stromausbeute an das niedrigere Temperaturniveau anzupassen, setzt Aqua Society statt einer Turbine ein spezielles Niederdruck-Entspannungsaggregat ein. Der entscheidende Vorteil gegenüber herkömmlichen ORC-Prozessen bestehe in den deutlich geringeren Investitionskosten, wodurch der Prozess von Aqua Society schon bei niedrigeren Temperaturen wirtschaftlich günstiger arbeiten kann als dies mit konventionellen Verfahren möglich sei.

Da die bisher ungenutzte Abwärme kostenlos zur Verfügung steht, wird der Einsatz des von Aqua Society modifizierten ORC-Prozesses zur Stromerzeugung bereits ab einem Wirkungsgrad von sechs bis acht Prozent wirtschaftlich interessant. Diese Werte wurden bei dem noch laufenden Dauertest nachhaltig erzielt und lassen eine erfolgreiche Vermarktung der Anlagen in absehbarer Zeit realistisch erscheinen.

Der nächste Schritt ist die Produktion einer Kleinserie, deren Anlagen im Praxistest an laufenden Blockheizkraftwerken - bevorzugt in Verbindung mit Biogasanlagen - eingesetzt werden sollen. Die ersten Anlagen sollen im Frühjahr 2007 an BHKWs angekoppelt werden.

Das energetische und ökonomische Potenzial der Niedertemperaturwärme wurde in einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen ermittelt, die im Auftrag von Aqua Society erstellt worden ist. Zusätzlich zu der Abwärme aus industriellen Umwandlungsprozessen können danach vor allem auch regenerative Energiequellen wie die Geothermie oder die Solarthermie erschlossen werden, die sich im Niedertemperaturbereich bewegen.