Különleges kiserőművek 2008. április 14. Az előadást összeállította, gondolataival és rögeszméivel kiegészítette: Veszely Károly.

Az előadások a következő témára: "Különleges kiserőművek 2008. április 14. Az előadást összeállította, gondolataival és rögeszméivel kiegészítette: Veszely Károly."— Előadás másolata:

1 Különleges kiserőművek 2008. április 14. Az előadást összeállította, gondolataival és rögeszméivel kiegészítette: Veszely Károly

2

3

4 ORC körfolyamat

5 Munkaközeg Hulladék hő / Geothermikus víz Elgőzölögtető Előmelegítő Kondenzátor Turbina Generátor Szczecin University of Technology, Poland

6 Hőforrás hőfokszintje Hőforrás hőteljestménye Hőelvonás hőfokszintje (szintjei) Hőteljesítmény elvárások Hőszolgáltatás folyamatossága Villamos teljesítmény elvárás Villamos energia szolgáltatás folyamatossága

7 A közeg megnevezése Kritikus hőmérséklet ºC Megjegyzés Propán/etán 0,9 /0,190,7 Két komponensű zeotropic keverék (tömeghányad) 0,8 /0,284,6 0,7 /0,378,4 0,6 /0,472,1 0,5 /0,565,7 propilén92,4Egy komponensű természetes folyadék R227ae101,7Egy komponensű szintetikus folyadék RC318115,23Egy komponensű szintetikus folyadék R236fa124,92Egy komponensű szintetikus folyadék isobutan134,7Egy komponensű szintetikus folyadék R245fa154,05Egy komponensű szintetikus folyadék Szilikon olaj Szczecin University of Technology, Poland

8 T=idem h pp h s=idem GROUP I GROUP II h p 1 2s 3 4 5 2 GROUP I p h 546 2s 3 1 GROUP II Szczecin University of Technology, Poland

9

10 A Hőforrás hőmérséklete

11 Munkakö- zeg Molekula súly M [kg/kmol] Hatásfok [%] Fajlagos munka l C-R [kJ/kg] RC318200.0312.2616.9 R227ae170.0012.5617.47 R236fa152.0412.9023.18 R245fa134.0513.2830.67 ibutane58.1213.3253.89 propylene48.0814.0554.75 Szczecin University of Technology, Poland A Hőforrás hőmérséklete

12 A termikus hatásfok a különböző alacsony forráspontú munkaközegek energetikai összehasonlítására nem alkalmas, mert hasonló hatásfok esetén a különböző munkaközegek más-más teljesítményt szolgáltatnak Szczecin University of Technology, Poland

13 A legnagyobb teljesítményt abból a munkaközegből lehet kinyerni, amelyiknek alacsony a rejtett hője. (?? A propilénre ez nem igaz!) Kívánatos, hogy a hőforrás hőmérséklete a lehető legközelebb legyen a munkaközeg kritikus hőmérsékletéhez, mert a kritikus hőmérséklethez közeledve az elgőzölgéshez szükséges hő csökken. Szuperkritikus folyamat optimális az ORC körfolyamatokhoz. Szczecin University of Technology, Poland

14 silicone oil

15 Irodalomjegyzék Władysław Nowak; Aleksandra Borsukiewicz – Gozdur: Comparative analysis of natural and synthetic refrigerants in application to low temperature Clausius-Rankine cycle; Szczecin University of Technology, Poland, ecos 2005 Gerald Koglbauer 1, Martin Wendland 1, Johann A. Fischer 1, and Bahaa Y. Saleh 2. (1) Institut Verfahrens- und Energietechnik, Universitaet Bodenkultur, Muthgasse 107, Wien, A-1190, Austria, (2) Mechanical Engineering Department, Assiut University, Assiut, Egypt; Working Fluids for Geothermal Orc – Processes, The 2006 Annual Meeting November 2006 - 5:15 PM 467g ipl.-Ing. Andreas Lugmaier, arsenal research, Faradayg.3, A-1030 Vienna, Austria E-Mail: andreas.lugmaier@arsenal.ac.at, Tel:. +43/50550 6673, Fax: +43/50550 6676 ; Dipl.-Ing. (FH) Gernot Becker, TBB, Schachenmeierstrasse 32, Munich, Germany E-mail: gernot.becker@atb-becker.com ; Hungarian / Austrian EU – project for the integration of innovative green power stations in communities, Arsenal Research

16 Kalina ciklus A Kalina ciklus 15÷20%-kal hatékonyabb mint az ORC körfolyamat azonos hőmérsékletszintnél

17 Az eljárás előnyös ha 120-300 °C közötti hőmérsékletű hőforrás áll rendelkezésre. Például geotermikus energia, forró füstgáz, hulladék hő, stb.

18 Geotermiát?

19 - A munkaközeg ammónia-víz keverék. - Működési hőmérséklettartomány 250 ºF- től akár 1000 ºF-ig (120÷540 ºC) rendelkezésre álló hulladékhő hasznosítására megfelelő hőcserélővel. - A működési hatásfok 15% az alacsony 300 ºF (150 ºC) hőmérséklettartományba eső hulladékhőnél. -Viszonylag magas költségek (2000-3000 USD). -A legnagyobb beruházási és karbantartási költséget a hőcserélők teszik ki. -A leggyakoribb alkalmazások: geotermikus rendszerekben és nem nehézipari alkalmazásokban fordulnak elő.

20

21

22

23 Folyamatábra

24 A Kalina körfolyamat kedvezőbb ha a hőforrás véges hőkapacitással rendelkezik Az ORC és a Kalina körfolyamat azonos ha a hőforrás kondenzálódó gőz

25

26 - A munkaközeg változatos organikus közeg úgy mint freon, bután, propán, ammónia és más új környezetbarát hűtőközegek. - A hulladékhő hőmérséklettartománya 300 F és a fölött az elgőzölögtető hőcserélő megfelelő hőfokszabályozásával. - A működési hatásfok 8%-15% 300 F-től a közepes 800 F-ig terjedő hulladékhő hőmérséklettartományban. -Viszonylag magas költségek (2500-3500 USD). -A leggyakoribb alkalmazások: geotermikus rendszerekben és nem nehézipari alkalmazásokban fordulnak elő. - A munkaközeg ammónia-víz keverék. - Működési hőmérséklettartomány 250 F-től akár 1000 F-ig (120÷540 ºC) rendelkezésre álló hulladékhő hasznosítására megfelelő hőcserélővel. - A működési hatásfok 15% az alacsony 300 F hőmérséklettartományba eső hulladékhőnél. -Viszonylag magas költségek (2000-3000 USD). -A legnagyobb beruházási és karbantartási költséget a hőcserélők teszik ki. -A leggyakoribb alkalmazások: geotermikus rendszerekben és nem nehézipari alkalmazásokban fordulnak elő.

27 Irodalomjegyzék Dr. Arvind C. Thekdi; E3M, Inc.; Waste Heat to Power, Economic Tradeoffs and Considerations; Presented at 3rd Annual Waste Heat to Power Workshop 2007: September 25, 2007, Huston, TX. Páll Valdimarsson professor of mechanical engineering; Washington State University; ORC and Kalina Analysis and Experience, Cooperative Extension Energy Program; Sabbatical December 2003 Lecture III

28 Mikroturbinák

29

30

31 GÁZTURBINA

32 Biogázzal üzemelő mikro- gázturbinák

33

34 Gőz kompresszió ciklus és az ORC alacsony hőmérsékletű geotermikus alkalmazásra

35

36

37 Irodalomjegyzék T. Rosfjord; United Technologies Research Center, Hamilton Sundstrand SatCon, ORNL; Pratt & Whitney Canada Detroit Edison Energy Technologies, D. Haught and S. Waslo; U.S. Department of Energy, Office of Power Technologies Award No. DE-FC02-00CH11060: DOE/UTRC Advanced Microturbine System Joost J. Brasz; Carrier Corporation, Bruce P. Biederman; United Technologies Research Center, Gwen Holdman; hena Hot Springs Resort: Power Production from a Moderate – Temperature Geothermal Resource; GRC Annual Meeting September 25-28th, 2005; Reno, NV, USA Project Coordinator: Lehrstuhl für Thermische Kraftanlagen Technische Universität München D; NAS-Contractors: Department of Energy Engineering, Department of Chemical Engineering: Budapest University of Technology and Economics: Biomass Heat Pipe Reformer, Biomassza nyomás alatti elgázosítása és kogenerációs hasznosítása

38 Mottó: Jó kertésznek tarom magam csak a lóherét nem tudom megkülönböztetni a fenyőfától!

39 Átfogó ismeretek a környezetről/természetről. Részletes ismeretek az adott/tervezett rendszer környezeti hatásairól. Előnyök és hátrányok. Hol húzzuk meg az értékelési határt? A határértékeket is hiányos ismeretek alapján határozzuk meg. Szubjektív, hogy mit érzünk/fogaduk el magasnak vagy alacsonynak. INGERKÜSZÖB A természet tűrési küszöbje és a mi tűrési küszöbünk távol vannak egymástól!

40 Jelen világunk és gazdaságunk a természet kárára termel profitot. Bármilyen módon is szabadítunk fel hőt a bolygónkon az a környezetünket fogja melegíteni. Az egészséges ember hőmérséklete 36,5 °C, 37 °C már hőemelkedés, 37,5 °C felett láz és 42 °C felett meghal. És a Föld?

41

42

43 V É G E ?