STORC Speicherunterstützte Verstromung von diskontinuierlicher Abwärme mit einer ORC-Anlage bei der voestalpine Tubulars GmbH & Co KG

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1 STORC Speicherunterstützte Verstromung von diskontinuierlicher Abwärme mit einer ORC-Anlage bei der voestalpine Tubulars GmbH & Co KG

2 Antragsteller voestalpine Tubulars GmbH & Co KG Produktion von nahtlosen Stahlrohren am Standort in Kindberg

3 Konsortialpartner STENUM GmbH Gesamtprojektmanagement, wissenschaftliche Mitarbeit, Ermittlung des Abwärmepotenzials, Risikoanalyse, Systemanalyse BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH Konzeptionierung der Systemkomponenten Wärmerückgewinnung und ORC-Anlage, ökonomische und ökologische Bewertung TU Graz, Institut für Institut für Prozess- und Partikeltechnik Wissenschaftliche Leitung, CFD-Simulation Hochtemperaturwärmespeicher

4 Ausgangssituation FFG Projekt: MAXREC Ganzheitliche Studie zur maximalen Ausnutzung der Abwärmeströme im Niedertemperaturbereich in drei österreichischen stahlverarbeitenden Unternehmen

5 Projektidee Quelle: Steinmann, W., Fink J., (2009): EVA Thermische Energiespeicher zur Verstromung diskontinuierlicher Abwärme Teil 1

6 Ziel des Projektes Ermittlung des Abwärmepotenzials Erstellung eines optimierten Gesamtanlagenschema der Nachverstromungsanlage und Massen- und Energiebilanz für die Gesamtanlage sowie eine Spezifikation der Systemkomponenten Auswahl einer Speichertechnologie und Konzeption des Wärmespeichers und Optimierung der Wärmespeicherung, der Be- und Entladung auf Basis CFD-gestützter Sensitivitätsanalysen Risikoanalyse und Vorschläge zur Risikobewältigung inkl. Beurteilung hinsichtlich deren Eintrittswahrscheinlichkeit Ökonomische Bewertung der einzelnen Abwärmenutzungsoptionen

7 Abwärmequellen

8 Abwärmepotenzial therm. + elektr. Leistung [kw] Wärmespeicherladezustand [kwh] Datum : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :50 Leistung WRG [kw] Leistung AG-Bypass [kw] therm. ORC-Input-Leistung [kw] elektr. ORC-Output-Leistung [kw] Wärmespeicherladezustand [kwh]

9 Wirtschaftlichkeit verschiedener Anlagenkonzepte Jährlicher Zahlungsüberschuss [ /a] KE = KE = KE = KE = KE = KE = KE = KE = KE = KE = KE = KE = Statische Amortisationszeit [a] Variante A DHOZ4-7 Thermalöl (310/120 C) KE = Variante A1 DHOZ4-7+DHOZ1-3 Thermalöl (310/120 C) KE = Variante A2 DHOZ4-7+DSO Thermalöl (310/120 C) KE = Variante A3 DHOZ4-7+NWO Thermalöl (310/120 C) KE = Variante A4 DHO+NWO+DSO Thermalöl (310/120 C) KE = Variante B DHOZ4-7 Heißwasser (140/80 C) KE = Variante B1 DHOZ4-7+DHOZ1-3 Heißwasser (140/80 C) KE = Variante B2 DHOZ4-7+DSO Heißwasser (140/80 C) KE = Variante B3 DHOZ4-7+NWO Heißwasser (140/80 C) KE = Variante B4 DHO+NWO+DSO Heißwasser (140/80 C) KE = Variante C DHOZ4-7 Heißwasser (120/60 C) KE = Variante D DHOZ4-7 Heißwasser (143/127 C) KE =

10 Anlagenkonzept Thermische Nutzung des Hauptabgasstroms vom Drehherdofen Zone 4-7 zur Verstromung Abgastemperatur ca. 500/180 C Thermoöl als Wärmeträger (310/120 C) Wärmetauscher: 3 MW th Nutzwärme rd. 14,4 GWh/a Sensibler Wärmespeicher mit Thermoöl als Speichermedium Inhalt rd. 20 m 3, Speicherkapazität rd. 1,8 MWh ORC-Anlage: 2,2 MW th, 400 kw el Stromproduktion rd. 2,6 GWh/a Kühlung der Kondensationsenergie über Nasskühlturmanlage Kühlmenge rd. 11,6 GWh/a

11 Speichersimulation Ziel: Optimierung des Wärmespeichervermögens des Speichers Entwicklung und Validierung eines CFD-basierten 3D-Speichermodells für die instationäre Simulation von Strömung und Wärmetransport im Speicher CFD-gestützte Ist-Analyse und Evaluierung von zwei Basis-Speicherkonzepten Auswahl eines der beiden Speicherkonzepte und Durchführung einer CFD-gestützten Parameterstudie zur Optimierung des Speichers

12 Kontakte voestalpine Tubulars GmbH & Co KG DI Helfried Wernigg Telefon: +43/50304/ STENUM GmbH DI (FH) Christina Krenn Telefon: +43/316/ BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH DI Alfred Hammerschmid Telefon: + 43/316/ TU Graz, Institut für Prozess- und Partikeltechnik Prof. Univ.-Doz. DI Dr. Ingwald Obernberger Telefon: + 43/316/

13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! DI (FH) Christina Krenn Tel.: 0316 /

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