Innovation & Forschung
Bayreuther Forscher gehen neue Wege bei Erdwärmestrom
Ein Forscherteam der Universität Bayreuth arbeitet derzeit an der Weiterentwicklung des Organic Rankine Cycle, einem Verfahren zur Gewinnung von Strom aus Wärme. Einige organische Arbeitsmedien lassen den Wirkungsgrad geothermischer Kraftwerke deutlich erhöhen. „Die untersuchten Medien - Kohlenwasserstoffe und Kältemittel - werden derzeit als Reinstoffe oder als Gemisch in Wärmepumpen und in der Kältetechnik eingesetzt", so der Bayreuther Experte Dieter Brüggemann.
03.10.2011
Erdwärmetauscher, Foto: BMU/Brigitte Hiss
Zu den erneuerbaren Energiequellen zählt auch die in der Erdkruste gespeicherte Wärme. Weltweit sind heute geothermische Kraftwerke in Betrieb, um die in Warmwasser und Heißdampf gespeicherte Erdwärme in elektrischen Strom umzuwandeln. Deutschland ist dabei benachteiligt: Die Temperaturen von unterirdisch gespeichertem Thermalwasser liegen zwischen 80 und 180 Grad Celsius. Im weltweiten Vergleich sind die Werte niedrig. Um diese Wärme dennoch für die Stromerzeugung zu nutzen, kommt der Organic Rankine Cycle zum Einsatz. Dabei werden innerhalb des Dampfkraftprozesses statt Wasser organische Fluide eingesetzt, die bereits bei niedrigen Temperaturen verdampfen.
In der Forschung werden diese Fluide auch als Arbeitsmedien bezeichnet. Über das endgültige Medium grübeln die Forscher jedoch noch. „Potenziell einsetzbare Medien wie zum Beispiel Isopentan oder R245fa, bergen bei Freisetzung unterschiedliche Risiken hinsichtlich sicherheitstechnischer oder ökologischer Aspekte", so Brüggemann. Für die endgültige Auswahl eines Arbeitsmediums, egal ob Reinstoff oder Gemisch, muss das Team aber noch zwischen der Effizienz sowie den sicherheitstechnischen und umweltgefährdenden Kriterien abwägen.
Wirkungsgrad deutlich erhöht
Das Forschungsteam hat bereits Untersuchungsergebnisse veröffentlicht, die mit einem bestimmten Typ von Fluiden erzielt wurden: Nämlich mit zeotropen Gemischen, deren Einzelkomponenten unterschiedliche Siedepunkte haben. Wenn diese Gemische vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen, ist damit - anders als bei Reinstoffen - eine Temperaturerhöhung verbunden. Infolgedessen können die Temperaturverläufe im Kondensator und im Verdampfer, zwei zentralen Bestandteilen geothermischer Kraftwerke, besser aufeinander abgestimmt werden.
Auf diese Weise lässt sich der Wirkungsgrad geothermischer Kraftwerke deutlich steigern, wie die Bayreuther Wissenschaftler durch umfangreiche Simulationen nachgewiesen haben. „Angesichts der Tatsache, dass eine effiziente Erdwärme-Nutzung für die Energieversorgung immer wichtiger wird, wollen wir in Bayreuth unsere Forschungen zum Organic Rankine Cycle weiter vertiefen", erklärt Florian Heberle, Erstautor der neuen Publikation in „Renewable Energy“.
In der Forschung werden diese Fluide auch als Arbeitsmedien bezeichnet. Über das endgültige Medium grübeln die Forscher jedoch noch. „Potenziell einsetzbare Medien wie zum Beispiel Isopentan oder R245fa, bergen bei Freisetzung unterschiedliche Risiken hinsichtlich sicherheitstechnischer oder ökologischer Aspekte", so Brüggemann. Für die endgültige Auswahl eines Arbeitsmediums, egal ob Reinstoff oder Gemisch, muss das Team aber noch zwischen der Effizienz sowie den sicherheitstechnischen und umweltgefährdenden Kriterien abwägen.
Wirkungsgrad deutlich erhöht
Das Forschungsteam hat bereits Untersuchungsergebnisse veröffentlicht, die mit einem bestimmten Typ von Fluiden erzielt wurden: Nämlich mit zeotropen Gemischen, deren Einzelkomponenten unterschiedliche Siedepunkte haben. Wenn diese Gemische vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen, ist damit - anders als bei Reinstoffen - eine Temperaturerhöhung verbunden. Infolgedessen können die Temperaturverläufe im Kondensator und im Verdampfer, zwei zentralen Bestandteilen geothermischer Kraftwerke, besser aufeinander abgestimmt werden.
Auf diese Weise lässt sich der Wirkungsgrad geothermischer Kraftwerke deutlich steigern, wie die Bayreuther Wissenschaftler durch umfangreiche Simulationen nachgewiesen haben. „Angesichts der Tatsache, dass eine effiziente Erdwärme-Nutzung für die Energieversorgung immer wichtiger wird, wollen wir in Bayreuth unsere Forschungen zum Organic Rankine Cycle weiter vertiefen", erklärt Florian Heberle, Erstautor der neuen Publikation in „Renewable Energy“.
Quelle: UD / pte
