Organische Clausius-Rankine-Kreisprozesse

Beschreibung:

Abwärme bei mittleren Temperaturen von Motoren oder anderen Wärmequellen kann u.a. in Dampfkraftprozessen umgewandelt werden, in elektrische Arbeit und Abwärme auf einem Temperaturniveau, das noch zur Raumheizung ausreicht. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Obwohl Dampfkraftprozesse zumeist mit Wasser als Arbeitsfluid arbeiten, ist Wasser bei niedrigeren Temperaturniveaus nicht immer geeignet, oder nicht die beste Wahl. Zahlreiche organische Fluide stehen als Alternative zur Verfügung, mit einer großen Bandbreite an physikalisch-chemischen Eigenschaften. Daher stellt sich die Frage nach dem Fluid, welches für eine gegeben Situation am besten geeignet ist.

Verschiedene organische Verbinduungen können anstelle dessen benutzt werden, und die Auswahl eines Fluid basiert auf vielen Kriterien. Abgesehen von der Langzeitstabilität und Giftigkeit ist die erreichbare thermodynamische Effizienz das wichtigste Kriterium.  Am Lehrstuhl für Thermodynamik der Universität Duisburg-Essen wird der allgemeine energetische Nutzen untersucht, unter Beachtung der zur Verfügung stehenden Energie (Exergie) der Wärmequelle. Es stellt sich heraus, daß der allgemeine Nutzen sich beträchtlich von der reinen Effizienz des Zyklusses unterscheidet, aufgrund von unvermeidbaren Abgaswärmeverlusten und auch  Aufgrund der Diskrepanz in den Wärmekapazitäten und temperaturen entlang des Wärmeübertragungsprozesses.

Bild:: Einfacher Rankine-Zyklus

Konferenzbeitrag:

• M. Aslam Siddiqi and Burak Atakan (Lecture):
  Investigation of the criteria for fluid selection in Rankine cycles for Waste heat recovery.
  ecos²⁰¹⁰ ; 23rd International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy systems; June 14, 2010 - June 17, 2010; EPFL Rolex Learning Center, Lausanne, CH