Abfall-Deponien emittieren grosse Mengen klimaschädliche Gase in die Atmosphäre, das Projekt Aactor !GT entwickelt innovative Lösungen, die deren Nutzung wirtschaftlich machen und auch einen grossen Teil der Gase nutzen. Bild: Oekozentrum

Ökozentrum: Aactor!3S – Abgase einfach verstromen

(© MS) 33 Jahre Suche nach einer einfachen Lösung zur Verstromung von Abwärme und Abgasen aus der Verbrennung "schwieriger" Brennstoffe haben das Ökozentrum zu Aactor !3S geführt. Alle thermodynamischen Systeme neben dem Gas-, Benzin oder Dieselmotor sind "zweitbeste Technologien". Dies sagt ein "Öko", der selber nur elektrisch fährt!


Benzin-, Diesel und Erdgas-Turbomotoren sind unschlagbar punkto Effizienz unter allen Systemen, die aus einem Brennstoff mechanische Energie erzeugen – aber sie benötigen einen genau definierten Brennstoff, der einfach zu verbrennen ist und keine Asche produziert.

Für alle anderen Brennstoffe, also die meisten, gibt es bisher nur weniger effiziente Lösungen, die auf zwei Artenrealisiert werden können. Bei der ersten Methode wird über eine Raffinerie und Filteranlagen aus Holz ein motorentaugliches Gas gewonnen. Diese Lösung ist extrem kompliziert und lohnt sich nur für grössere Anlagen mit Fachpersonal "on-site". Sie kommt nur für Anlagen über 1 Megawatt elektrischer Leistung in Frage.

Bei allen anderen Methoden wird ein Wärmetauscher eingesetzt, um mit der Hochtemperaturhitze aus einer Verbrennung ein anderes Medium zu erhitzen oder zu verdampfen, wie Wasser, organische Stoffe, Helium, Thermoöl oder Luft. Dieser Wärmetauscher oder Abhitzekessel hat mehrere Nachteile. Er ist gross und besteht meistens aus teuren Hochtemperatur- und druckbeständigen Materialien. Damit Wärme durch eine Wand transportiert werden kann, muss zudem eine Temperaturdifferenz bestehen. Das bedeutet aber auch, dass Arbeitsfähigkeit, sogenannte Exergie, verloren geht.

Heissluftturbine "EFGT"

Die einzige feldtaugliche und wirtschaftliche Technologie für mittlere bis kleine Leistungen scheint dabei die Heissluftturbine "EFGT" zu sein: Sie kann aus Hackschnitzeln bei Leistungen um 100 kWe elektrische Wirkungsgrade um 20 % erreichen und dabei die Wärme auf einem gut nutzbaren, d.h. hohen Niveau abgeben. Sie verträgt die üblichen Hackschnitzelsortimente mit bis zu 55 % Wassergehalt und 20 % Rindenanteil.

Geringer elektrischer Wirkungsgrad

Für kleinere Leistungen gibt es bisher wenig Licht im Dunkeln. Eine Hoffnung wird noch auf die Miniatur-Freikolbendampfmaschine "Bison" gesetzt mit holzpelletsgefeuertem Dampfkessel. Bei solchen Aggregaten ist der elektrische Wirkungsgrad gering, der Technikaufwand beträchtlich. Zudem muss sowohl die Verbrennungsluft, als auch das Medium der Kraftmaschine zirkulieren, was mehrere Pumpen und Ventilatoren bedingt. Die einzige Methode, bei der auf die teuren Materialen bei Wärmetauschern verzichtet werden kann, ist die Nutzung des Unterdrucks, wie dies alle Grosskraftwerk-Dampfturbinen tun. Die Niederdruckturbine eines Kohle- oder Atomkraftwerks expandiert bis zu einem Absolutdruck, der 20 Mal tiefer liegt als der Umgebungsdruck.

Machbarkeitsprüfung bestanden

Das Ökozentrum ist seit 2007 dabei, kleine Vakuumturbinen-Systeme für die Nutzung unterschiedlicher atmosphärischer Abhitze zu entwickeln. Dies mündete in den Produkten Xhost Harvester und Aactor !GT. Allerdings sind Mikroturbinen ohne Rekuperator nicht sehr effizient, sodass die Suche parallel dazu weiterging. Fündig wurde das Ökozentrum in einer abgewandelten Form einer Erfindung aus dem Jahre 1987 von Dr. Hörler an der ETH Zürich, dem Abwärmemotor. Herr Hörler ist seit vielen Jahren im Ruhestand, steht der ETH und dem Ökozentrum aber trotzdem noch für Fragen und Beratung zur Verfügung. Auch heute noch müssen neue Konzepte und Ideen auf dem Gebiet der Thermodynamik an der ETH bei Professor Boulouchos erst den Hörlertest bestehen! Der neue Abwärme-Motor heißt "Dreitakter" oder Aactor !3S. Beim Dreitakter handelt es sich um einen Motor mit einer geringen Literleistung von etwas über 200 Watt, dafür ist er aber höchst effizient und benötigt so gut wie keine Peripherie, Pumpen und Kessel. Eine thermodynamische Effizienz von 35 % bei einer Einlasstemperatur von nur 600°C ist technisch erreichbar! Dies entspricht 55 % der Carnot-Effizienz, dem physikalisch maximal Möglichen. Der thermodynamische Zyklus läuft (siehe Grafik) wie folgt ab:

Der thermodynamische Zyklus

1) Entstehung der zu nutzenden Abhitze vereinfacht als isobare Erwärmung.
2) Ansaugen
3) isentrope Expansion
4) isochore Abkühlung
5) isotherme Kompression
6) Ausstossen.

Dies scheinen nun 6 anstatt 3 Takte zu sein. Die relevanten drei, die dem Konzept den Namen gaben, sind 1, 3 und 5. Bis Ende Jahr soll ein erstes Funktionsmuster betriebsbereit sein.

Investoren gesucht!

Aactor !3S ist so einfach, dass er das Zeug hat, die Welt zu verändern. Erste Investoren sind bereits beteiligt an diesem krisensicheren Venture, weitere sind herzlich willkommen!

©Text: Martin Schmid, Forscher am Ökozentrum

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2 Kommentare

Friederich

Wieder sin neuer Motor konstruiert worden ohne technische Kenntnisse! Allein die Umsetzung eine oszillierenden Bewegung in eine rotierende! Man macht es anders! Neu, auf eine Weise die so gut funktioniert wie die Erfindung quadratischer Reifen und Felgen den Vorzug aufweisen, dass das Fahrzeug im Stillstand nicht wegrollt. Da spritzt also einer Wasser auf eine Zylinderwand die ölig sein muss damit der Kolben gleiten. Schütten Sie 3 Liter Wasser in die Öleinfüllöffnung Ihres PKW Motors! Dann haben Sie den Effekt, Sie brauchen nicht lange zu warten!
Wie man so was richtig macht, ohne Unmengen von Wasser, ohne Verschrottung der Maschine, ohne Aufbau von Gegendruck und damit Vernichtung von Leistung an der Kurbelwelle des eigentlichen Motors lesen Sie in meiner Studienarbeit von 1978 oder so bei Mühlberg Verbrennungskraftmaschinen Darmstadt..... 1978. Das dumme dabei, der Effekt ist kleiner als man zunächst meint, so dass Postprozesse denn doch etwas anders aussehen müssen. Realisiert werden Postprozesse übrigens bei Dieselmotorischen-Kraftwerken und sie heben den Wirkungsgrad durchaus um reichlich 5 Punkte , so dass die Anlagen in Summe über 50 % kommen.... Gut, aber nicht so gut wie GuD Kraftwerke..., die wird man deshalb bevorzugen!
Ich gebe einen Tipp: keinen Cent investieren!

Bernd Schlüter

Nikolaus Otto hatte auch mit solch einem Vakuum-"Flammenfresser" experimentiert, ehe er dem Münchner Christian seinen Viertaktmotor "klaute".

http://de.wikipedia.org/wiki/Christian_Reithmann

Das Ding scheint mir allerdings ideal zur Wirkungsgraderhöhung für allzu kleine BHKWs zu sein.
Das einzuspritzende Kühlwasser fällt automatisch an.
Wenn einer weiß, um was es hier geht, dann ist es ein Oberbayer.

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