Die Umstellung auf erneuerbare Energien erfordert zwangsläufig eine Umgestaltung des Energiesystems. Wegen der natürlichen
Ertragsschwankungen von Photovoltaik- und Windkraft-Anlagen werden für eine sichere Stromversorgung auch Einrichtungen benötigt, die einen flexiblen, zeitlichen und räumlichen Ausgleich von Strom ermöglichen. Kleinere, mit Erdgas, Biogas oder Wasserstoff betriebene Gasmotoren als motorische Kraftwerke können einen wichtigen Beitrag dazu leisten.
Bei der Stromerzeugung mit Motoren und Gasturbinen entsteht allerdings auch viel Wärme, die häufig nicht genutzt werden kann. Einem Forschungsteam der TH Nürnberg um Prof. Dr.-Ing. Frank Opferkuch ist es nun gemeinsam mit Kooperationspartnern gelungen, das bisher ungenutzte Potenzial in der Abwärme aus solchen dezentralen Kraftwerken durch einen Dampfprozess besser zu nutzen.
In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsprojekt „MicroRankine“ erschließt das Team die Umwandlung von Wärme in Strom mit Dampfturbinen nun auch für die Anwendung an dezentrale Gasmotoren mit den dort üblichen kleineren Leistungen. Gemeinsam mit den Kooperationspartnern wurde eine einzigartige Versuchsanlage bei der Stadtentwässerung und Umweltanalytik Nürnberg (SUN) projektiert und aufgebaut, mit der die Wissenschaftler das Verfahren in der Anwendung ausführlich untersuchen und weiter optimieren wollen.
Basis der hier zum Einsatz kommenden Technologie ist der aus der Kraftwerkstechnik bekannte Wasserdampfprozess (Clausius Rankine
Cycle, CRC). Die Technik dazu musste das Projektteam allerdings für die speziellen Erfordernisse bei der dezentralen Stromerzeugung völlig neu konzipieren. Am Projekt beteiligt sind Arovis Energy Systems für die Abgaswärmeübertrager und Siemens für die Turbinentechnik.
Die im Vorfeld durchgeführten Simulationen haben gezeigt, dass ein Gasmotor durch die Kombination mit dem neuen Verfahren bis zu 10 % mehr Strom produzieren kann. Der zum Einsatz kommende Wasserdampf hat zudem im Vergleich zu alternativen Verfahren wichtige Vorteile, u. a. hat er keinen negativen Einfluss auf die Umwelt: Wasserdampf ist im Gegensatz zu Arbeitsmitteln, die bei den heute üblichen Verfahren zur Abwärmeverstromung eingesetzt werden, weder giftig noch brennbar. Zudem altert Wasserdampf auch bei hohen Temperaturen nicht und muss deshalb nicht regelmäßig ausgetauscht werden. Bei einer Freisetzung trägt er nicht unmittelbar zur Klimaerwärmung bei.
