ORC-Anlagen
Technologie-Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Eine Orc-Anlage (Organic Rankine Cycle) arbeitet ähnlich einer Dampfturbine. Es handelt sich um einen thermodynamischen Kreisprozess, der wie ein Dampfkraftprozess arbeitet. Das Arbeitsmedium ist jedoch eine organische Flüssigkeit wie Siloxane oder Kohlenwasserstoffe. Der Vorteil dabei ist eine wesentlich niedrigere Siedetemperatur im Vergleich zu Wasser, sodass diese Systeme auch mit Energiequellen mit deutlich niedrigerer Temperatur (80-350 °C) arbeiten können.
Als Wärmequellen können sowohl Abwärme als auch regenerative Wärme aus Biomasse, Geothermie oder Solarthermie eingesetzt werden. Diese Verdampfen das Arbeitsmedium, welches dann eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt. Nach dem Abkühlen wird das Arbeitsmedium dann in den Kreislauf zurückgeführt.
Die elektrischen Wirkungsgrade liegen typischerweise bei 10-20 % in Abhängigkeit vom Ausgangstemperaturniveau.
SWOT-Analyse
Stärken
- Durch die Nutzung von Energiequellen mit niedriger Temperatur können größere Anwendungsgebiete erschlossen werden
- Die robuste Bauweise führt zu einer hohen Betriebszuverlässigkeit und einer langen Laufzeit
- Die Systeme sind in der Regel modular und somit auch skalierbar von 100 kW bis zu mehreren MW
- Kein CO2-Ausstoß
- Für viele Wärmequellen einsetzbar
Schwächen
- Geringe elektrische Wirkungsgrade im Vergleich zu Dampfkraftwerken
- Voraussetzung für eine stabile Laufzeit sind konstante Wärmequellen
- Wärmequellen aus organischem Brennmaterial benötigen zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen
- Investitionskosten relativ hoch
- Wirtschaftlichkeit nur bei hoher Auslastung gegeben
Chancen
- Rechtliche Rahmenbedingungen (CSRD, EU Green Deal) fördern Umsetzung von Maßnahmen für nachhaltige Energieerzeugung
- Beitrag zur Dekarbonisierung der Industrie möglich
- Kombination mit weiteren Schlüsseltechnologien wie Geothermie oder BHKW fördert die Marktdurchdringung und kann zusätzlich Strom erzeugen
- Technologische Entwicklungen führen zur Effizienzsteigerung
Risiken
- Konkurrenzsituation zu Alternativtechnologien
- Schwankende Strompreise beeinflussen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
- Arbeitsmedienregulierung kann bestimmte Arbeisfluide einschränken
- Integration in Bestandsanlagen kann komplex und kostenintensiv sein
Erfolgsbeispiele
- In Baden-Württemberg umgesetzt: Betrieb einer ORC-Mikrogasturbinenanlage zur Verwertung von Deponiegas auf der Deponie Sinsheim.
Zum Erfolgsbeispiel - Abschlussbericht zur Errichtung einer industriellen ORC-Anlage mit mittlerer Größe (500 kW elektrische Erzeugung im Stahlwerk Georgsmarienhütte.
Zum Erfolgsbeispiel - Reduktion des Schadstoffausstoßes bei Warmbehandlungsprozessanlagen durch Verstromung der weitgehenden ungenutzten Prozessabwärme.
Zum Erfolgsbeispiel
Technologieanbieter aus Baden-Württemberg: Dürr CTS GmbH
Technologieanbieter
