TURBONIK: Mikro-Dampfturbine erzeugt Strom und spart Energie

Neue Dampfturbine mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht kosteneffiziente Stromproduktion für Anlagen mit kleinen Dampfmengen

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Mikro-Dampfturbine bei der evo

Jährlich kann die Mikro-Dampfturbine bei der evo bis zu 300 000 kW Strom produzieren und gleichzeitig bis zu 10 Prozent Primärenergie einsparen.

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Gründerteam der TURBONIK GmbH

Die Gründer des Spin-Offs (v. l.): Martin Daft, Ralf Paucker, Dr. Björn Bülten, Dr. Johannes Grob.

Projektziele

Viele Jahre Forschungsarbeit zur Verstromung von Abwärme legten den Grundstein, um im Rahmen eines EXIST-Projekts eine neue Mikro-Dampfturbine für Wasserdampf entwickeln zu können. Durch den Einsatz dieser innovativen Turbine ist es erstmals auch für Kleindampferzeuger möglich, kostengünstig sowie energie- und ressourceneffizient eigenen Strom zu erzeugen. Das nach erfolgreicher Entwicklungsarbeit im Fraunhofer-Projekt ausgegründete Spin-Off TURBONIK GmbH produziert und vertreibt seit 2017 die Mikro-Dampfturbine. Im Heizkraftwerk des Oberhausener Energieversorgers evo wird seitdem der Prototyp der Turbine eingesetzt, um mit dem Dampf, der dort bei der Entgasung des Fernwärmewassers benötigt wird, Strom zu produzieren und dadurch Kosten und Ressourcen einzusparen.

Nutzen

Mit der Mikro-Dampfturbine sind erstmals kleinere Dampfmengen oder niedrige Druckdifferenzen ausreichend, um eigenen Strom zu erzeugen.

Ein optimiertes Schaufeldesign und die Direktkopplung von Turbine und Generator sorgen dafür, dass die Mikro-Dampfturbine nicht nur deutlich kompakter als konventionelle Dampfturbinen ist, sie besitzt auch einen signifikant höheren Wirkungsgrad, ist aufgrund des Verzichts auf ein Getriebe komplett ölfrei und lässt sich problemlos in bestehende Systeme und Anlagen integrieren.

Kleine und mittelständische Unternehmen, die Dampfanlagen im kleineren Leistungsbereich betreiben, sind z. B. in der Lebensmittel-, Pharma-, Chemie- und Textilindustrie zu finden sowie im Bereich der Möbelhersteller und Energieversorger. Ihnen offeriert die neue Turbine ein hohes energetisches Einsparpotenzial. Die kleine Dampfturbine generiert bei gleichem Brennstoffeinsatz bis zu 40 Prozent mehr Strom als herkömmliche Dampfturbinen im Leistungsbereich bis 300 kW. Aufgrund der hohen Effizienz und der niedrigen Lebenszykluskosten der Turbine ist damit beispielsweise bereits im Einschichtbetrieb eine Halbierung der Stromkosten möglich.

 

Durchdachte Nutzung der Energie

Bei der Installation im Heizkraftwerk der evo ersetzt die Mikro-Dampfturbine ein Druckreduzierventil im Dampfsystem zur Fernwärmeentgasung. Um das Fernheizwasser zu entgasen, wurde bislang der dazu benötigte Dampf in einem Dampfkessel mit erhöhtem Druck erzeugt und von einem Druckreduzierventil mechanisch auf den notwendigen Arbeitsdruck heruntergeregelt. Zwischen Dampfkessel und Fernheizwasser-Entgasungsbehälter angeordnet, erzeugt die neue Turbine stattdessen nun dauerhaft bis zu 75 kW Strom. Innerhalb eines Jahres kann die Mikro-Dampfturbine in Oberhausen bis zu 300 000 kW Strom produzieren und gleichzeitig bis zu 10 Prozent Primärenergie einsparen. Die durchdachte Nutzung der Energie führt dazu, dass die evo jährlich rund 90 Tonnen Kohlendioxid vermeidet und damit einen nicht unerheblichen Beitrag zum Klimaschutz leisten und ihre eigenen Energiekosten senken kann.

 

Ergebnis

Die Kalt- und Warminbetriebnahme ist abgeschlossen. Nach Optimierung der Turbinensteuerung und Integration der Anlage in die Leittechnik der Fernwärmewasserentgasung steht im Sommer 2018 nach Abschluss des Probebetriebes und abschießender CE-Zertifizierung die Übergabe und der Weiterbetrieb durch die evo an. 

Projektpartner

  • TURBONIK GmbH, Dortmund
  • Energieversorgung Oberhausen AG, Oberhausen