Die Green Energy Turbine (GET) von Deprag nutzt Restenergie, die als Wärme oder Überdruck in einem Medium vorliegt. Die Strömungsmaschine kann ein- oder mehrstufig sowie in axialer oder radialer Bauform ausgeführt werden und nutzt selbst kleine Energiemengen aus Gasen oder Prozessen.
Bei der direkten Nutzung gewinnt die Turbine Energie aus einem Druckabfall. Stehen beispielsweise Druckluft, CO2 oder andere Gase unter Überdruck zur Verfügung, werden sie in der Turbine entspannt. Die dabei gewonnene mechanische Energie treibt den Generator an. Bei der indirekten Nutzung wird Abwärme über einen geschlossenen Organic-Rankine-Cycle-Prozess (ORC) zur Stromerzeugung genutzt.
Dazu verdichtet eine Speisepumpe zunächst ein niedrig siedendes Arbeitsmedium, das anschließend in einem Wärmetauscher durch die vorhandene Abwärme erhitzt und verdampft wird. Das gasförmige Medium strömt durch die GET, entspannt sich dort, wird anschließend wieder verflüssigt und erneut verdichtet. „Dieser geschlossene Kreislauf wandelt bis zu 20 Prozent der Wärmeenergie in Strom um“, erläutert Freundorfer. „Aus beispielsweise 100kW thermischer Leistung entstehen etwa 20kW elektrische Leistung.“
Auslegung für unterschiedliche Prozesse
Die GET ist für Leistungen von 5 bis 300kW verfügbar und lässt sich sowohl in Einzelprojekten als auch in Serienanwendungen einsetzen. „Unsere meistverkauften Produkte haben eine Leistung zwischen 30 und 60kW, aber auch im Bereich von 100kW und mehr verzeichnen wir zunehmendes Interesse“, sagt Freundorfer. Mit steigender Leistung sinke der Preis pro Kilowatt. Die doppelte Leistung koste nicht doppelt so viel, sondern möglicherweise nur ein Drittel mehr. Für den Generator nutzt Deprag einen Baukasten mit verschiedenen Leistungsstufen. Der Turbinenteil wird dagegen abhängig von Medium, Druck und Temperatur kundenspezifisch ausgelegt.
Zu den Einsatzgebieten zählen Erdgasübergabestationen, Schiffsmotoren, Geothermie- und Blockheizkraftwerke sowie industrielle Prozesse, deren Abwärme sich über einen ORC-Prozess nutzen lässt. Die Turbine ist auch für kleinere Leistungen in kompakter Bauform erhältlich. Zwischen Turbine und Generator ist kein Getriebe erforderlich. Zudem befindet sich der Generatorrotor im Prozessmedium, sodass keine Abdichtung der Rotorwelle gegenüber dem Medium notwendig ist. Das reduziert den Wartungsaufwand und unterstützt den Dauerbetrieb.
Leistungselektronik für hohe Drehzahlen
Deprag und Sieb & Meyer arbeiten seit mehr als 20 Jahren zusammen, zunächst bei Schraubsteuerungen und später auch bei der GET. „Damals haben wir eine Leistungselektronik gesucht, die für hohe Turbinendrehzahlen und entsprechend hohe Generatorfrequenzen geeignet ist“, erinnert sich Freundorfer. Die Turbine läuft mit 11.000 bis 40.000U/min. Die Frequenzumrichter sollten die dabei erzeugte hochfrequente Wechselspannung mit möglichst geringen Verlusten umwandeln.
