Dr. Ralf Rieger DHBC e.v. - Deutscher Hausbau Club ralf.rieger@dhbc.de

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1 Neuartiges Mikro-BHKW auf Basis eines innovativen Konzeptes einer Gas- und Dampfturbinen-Kombianlage auf Basis der Technologie von Euro-K und DHBC Dr. Ralf Rieger DHBC e.v. - Deutscher Hausbau Club ralf.rieger@dhbc.de Berliner Energietage Mai

2 2 DHBC Deutscher Hausbau Club e. V. DHBC und Euro-K in der Energietechnik Historie KDT Funktionsprinzip Vorteile Zusammenfassung

3 DHBC/Deutscher Hausbau Club e. V. und Euro-K/Berlin DHBC Innovative Dampfturbinentechnologie Kleine kompakte Dampfturbine als Zentrale für Blockheizkraftwerk in Einfamilienhäusern (Mikro-BHKW ) Komplettes Kraftwerk in einem Bauteil Einfach, robust und preiswert Gas- und Dampfturbinenkombianlage Steigerung der elektrischen Effizienz + DHBC Integration Mikro Gasturbine mit Euro-K Technologie in kompakte Dampfturbine Günstiges Return of Investment für Millionen Haushalte Innovative Brennertechnologie Emmissionsarme Verbrennung Kraftstoffflexibilität: Erdgas, Propan, Biogas, Heizöl, Reststoffe Neuartiges Turbinendesign 35 cm Erhebliche Reduktion der Kohlendioxid Emissionen Dezentrale Energieumwandlung im Bereich 20 kw thermisch und 3 kw elektrisch. Innovative 3-D Fertigung Optimierte Gesamtsysteme Hohe Lebensdauer Angepasste Leistungsgröße

4 Wechselvolle Entwicklungshistorie Kompakte Dampf Turbine Hochschule Darmstadt erfindet neuartige Kompakte Dampfturbine Patentanmeldung: Untersuchungen Turbinenkonzepte (Reibungsturbine/Anordnung) 2007 Suche und Vernetzung von Entwicklungspartnern Grundlagenuntersuchungen des DHBC e.v. - Rotating Heat Pipes mit Trennplatte DHBC e.v Kooperation mit der Russischen Universität für Völkerfreundschaft Moskau Kooperation mit der Hochschule Aalen und DHBC Veröffentlichung RUDN-Bulletin: Wirkungsgradabschätzung Gesamtprozess Veröffentlichung thermofluidscentral.org: Analogiebetrachtung KDT zu RHP Methodische Betrachtung KDT-Anordnungen Euro-K heute Steigerung des Wirkungsgrads, Vermeidung Organic Rankine Fluide Gas und Dampfturbinenkombianlange Kooperation mit Euro-K

5 Heizungsmarkt in Deutschland Der Markt nach preiswerter Technologie für kleine Blockheizkraftwerke ist sehr groß, da Technologien wie Sterling, Dieselmotor, Brennstoffzelle für den Besitzer eines Einfamilienhauses unwirtschaftlich sind! Allein in Deutschland wurden 2009 mehr als Heizungen installiert. Energieeffizienz und Blockheizkraftwerke sind wichtige Themen. Dennoch ist der Markt für Heizungen durch die Brennstoffe Gas und Heizöl geprägt. Insgesamt sind 19,1 Millionen Anlagen installiert. 5

6 6 Energiewandlung in Kraftwerken Verdampfer 4 Expander Geothermie Biomasse Abwärme Solar Q in Pumpe Clausius- Rankine Kreislauf 6 Q out Kondensator 5 P ab Organic-/ Rankine Cycle Arbeitsfl uid (organisc h): P-Xylol Toluol Benzol (Ethyl-, Butyl-) Verdampfungsenthalpie Clausius ist 10x geringer -> größere Massenströme Kreislauf Wasser

7 Energiewandlung durch thermische Kraftwerke vs. Neuartiges BHKW Traditional große Kraftwerke Komponenten sind separiert Verdampfer Turbine Kondensator Pumpe Effizient, zentral, teuer ω KDT (Kompakte Dampfturbine Mikro BHKW für das Einfamilienhaus) All-in-one Aufgabe: Darstellung des Kraftwerkskreislaufes, Abdichtung des Verdampfungsraumes gegenüber dem Kühler Lösung: Rotierender Zylinder und rotierendes Arbeitsfluid durch mitrotierende Trennscheibe separiert 7

8 Arbeitsweise Kraftwerk in einem rotierenden Zylinder Kühler statische Achse Achse Rotierende Flüssigkeitssäule Newtonscher Eimer Anlasser Kondensationskammer Verdampfung des Arbeitsfluids Reflektor durch die Wärmezufuhr Verdampferkammer Hoher Druck Q in Lager Q out (Thermische Leistung) rotierender Zylinder Lavaldüsen Dampf entweicht durch Düsen, und treibt KDT an MitrotierendeTrennplatte Kondensation des Arbeitsfluids/Wärmeabfuhr Fluid wird durch Fliehkraft nach außen gedrückt Fluid=Arbeitsmedium (stillstehend) Bewegungsrichtung des Dampfes Bewegungsrichtung des Fluids 8

9 Vorteile der KDT technisch Nächste Schritte Integriertes Kraftwerk Integration = Preiswert => Skaleneffekt Vorteile Wenige rotierende Teile kleine Stückliste Keine Pumpe, kein Ventile, keine Kolben! Einfache und preiswerte Produktion ω Nächste Schritte Gas- und Dampfturbinenkombianlage Effizienzsteigerung 9

10 Vorteile der KDT Kohlendioxid Emissionen Hochrechnung : Bei1 Million KDTs mit 2 kw elektrischer Leistung ergeben sich bei 2500 Betriebstunden: 2*2500 kwh*10^6 = kwh = 5 Milliarden kwh elektrisch Vorteil versus Braunkohle: 1kg Kohlendioxid/kWh(elektrisch) Also ca. 5 Millionen Tonnen Kohlendioxid Reduktion im Vergleich zu Stromgenerierung aus Braunkohle 10

11 Damit eine Technologie skaliert muss Total Cost of ownership Kalkulation stimmen Einfache Betrachtung (Bierdeckelabschätzung) 20 kw Feuerungsleistung => 2 kw elektrische Leistung 18 kw für Heizzwecke Heizung hat ca Betriebsstunden pro Jahr => 5000 kwh elektrische Arbeit Laufende Kosten: 5000*0, Euro Wartung < 500 Euro Kosten für Strom (Deutschland): > 0,25 / kwh (Tendenz steigend!) 5000 kwh * 0,25 /kwh = 1250 Euro minus Laufende Kosten (500 ) Einsparungen = ca. 750 Euro/Jahr 4 Jahre zu je 750 Euro = 3000 Euro => sehr guter Return Of Investement (ROI) im Privatbereich Selbst Investitionen mit ROI von mehr als 10 Jahren werden von Privatkonsumenten in Deutschland akzeptiert 11

12 Zusammenfassung Existierende BHKW Lösungen im unteren thermischen Leistungsbereich Neue Technologien sind notwendig für BHKWs mit kleiner thermischer Leistung =>Fundamental neuer Ansatz ω Die KDT (Kompakte Dampfturbine) Ein Kraftwerk, die Komponenten Verdampfer, Pumpe, Antrieb, Kühler sind integriert Kleine Ausmaße, Zylinder 30 cm im Durchmesser, 35 cm Höhe Kleine Stückliste Einfache Konstruktion 12

13 Mehr Infos am Stand Vielen Dank

14 Ein Vortrag im Rahmen der Die Leitveranstaltung für Energieeffizienz in Deutschland fand in diesem Jahr vom 19. bis zum 21. Mai 2014 im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt. Weitere Informationen und alle Vortragsunterlagen zu über 250 Vorträgen aus 47 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner Energietage 2014 finden Sie unter Eine kommerzielle Weiterverbreitung darf nur nach schriftlicher Genehmigung der Rechteinhaberin erfolgen Referent(in) / ARGE Berliner ImpulsE Diese Seite darf nicht entfernt werden. Für die in diesen Unterlagen bereit gestellten Informationen kann keine Haftung übernommen werden.