ORC-Versuchsstand

Als Organic Rankine Cycle, kurz ORC, werden im Allgemeinen Dampfkraftprozesse bezeichnet, die als Arbeitsmedium organische Stoffe verwenden. Aufgrund der niedrigeren Siedepunkte sind organische Medien für die Erzeugung von Strom aus Niedertemperaturwärme (Geothermie, Abwärme, …) besser geeignet als Wasser. Stand der Technik ist der Einsatz von Geothermie in Anlagen > 100 kW. Denkbar ist jedoch auch Kraft-Wärme-Kopplung oder die Nutzung von Abwärme in kleinen Leistungsbereichen von einigen kW. Für solche Anwendungen sind sowohl ein hoher Wirkungsgrad als auch geringe Investitionskosten von größter Bedeutung für einen wirtschaftlichen Betrieb einer solchen Anlage. Eine Möglichkeit diese beiden Ziele zu erreichen stellt die Adaption von in der Klimatechnik genutzten Verdichtern als Expansionsmaschinen dar. Des Weiteren kann durch die Verwendung unterschiedlicher Arbeitsmedien, das System an das zur Verfügung stehende Temperaturniveau angepasst werden. Um Wirkungsgrade, Teillastverhalten, etc. solcher Systeme zu ermitteln, entstand am Lehrstuhl für Energiesysteme der im Folgenden beschriebene Versuchsstand.

Versuchsstand

Der Versuchsstand erlaubt die Vermessung unterschiedlicher Kältemittel und unterschiedlicher Kraftmaschinen. Der Versuchsstand stellt im Technikumsmaßstab einen Organic Rankine Cycle dar. Der durch Heißwasser geheizte Dampferzeuger hat eine Leistung von 36 kW. Das Arbeitsmedium wird aus dem Flüssigkeitssammler mittels einer Verdrängerpumpe in den Verdampfer gefördert. Der dort entstehende Kältemitteldampf kann dann zum Antrieb einer Kraftmaschine genutzt werden. Die Kraftmaschine wird auf einer Montageebene montiert, und ist mit einem Generator verbunden. Durch die Messung des Massenstroms sowie der Ein- und Austrittstemperaturen und -drücke des Arbeitsmediums, sowie der Leistung des Generators über Drehmoment und Drehzahl kann der innere Wirkungsgrad der Kraftmaschine ermittelt werden. Durch die Variation des Massenstroms können Teillastwirkungsgrade bestimmt werden.