Neue ORC-Praktikumsanlage für Studierende
Ab diesem Semester können Studierende der ZHAW School of Engineering eine ORC-Maschine für ihr Praxissemester nutzen. Die neue Versuchs- und Praktikumsanlage ermöglicht einen fundierten Einblick in die Stromgewinnung durch Industrieabwärme
Wie auch aus Wärme mit niedriger Temperatur Strom wird: Dieser Prozess soll Studierenden mit der ORC-Maschine des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) ersichtlich werden. «Die Stromproduktion durch einen Dampfkraftprozess wird durch die neue Anlage im Detail erkennbar», erklärt Serena Danesi, wissenschaftliche Mitarbeiterin des IEFE. Seit 2014 hat sie gemeinsam mit Studierenden die technische Erweiterung im Maschinenlabor der ZHAW School of Engineering aufgebaut.
Industrieanlagen effizienter machen
Die neue Maschine, die in diesem Semester erstmals zum Einsatz kommt, betreibt aber keinen üblichen Dampfkraftprozess. Der «Organic Rankine Cycle» (ORC) bezeichnet einen Prozess, bei dem aus Industrieabwärme bzw. einer Wärmequelle mit niedriger Temperatur Strom gewonnen wird. Dazu wird innerhalb der Maschine ein organisches Arbeitsmittel verwendet, das im Vergleich zu Wasser einen deutlich tieferen Siedepunkt hat. Dies ermöglicht die Nutzung von Wärme schon ab Temperaturen von 80º Celsius zur Stromproduktion. «So wird ein entscheidender Beitrag zur Energieeffizienzsteigerung von Industrieanlagen geleistet», sagt Danesi.
Aus Messdaten weitere Schlüsse ziehen
Neben dem Einblick in den Prozess soll die ORC-Anlage auch zur Durchführung von Versuchen dienen. Die Studierenden haben unter anderem die Möglichkeit, die Temperaturniveaus der Wärmezufuhr und -abfuhr zu verändern. Ein elektrischer Thermoerhitzer nimmt dabei zur Simulation der Abwärme den Platz der Wärmequelle ein. «Anschliessend können die Studierenden mit den so gewonnen Messdaten weitere Schlüsse ziehen. Zum Beispiel ist eine thermodynamische Bilanzierung und Beurteilung des ORC-Prozesses möglich.»
Zwei Systeme auf kleinstem Raum
Damit die Versuchs- und Praktikumsanlage korrekt funktionieren kann, benötigt sie aber nicht nur Wärme sondern auch das Gegenteil. «Das Kühlwassersystem im Maschinenlabor wird gleichzeitig für die ORC- als auch für die Solarthermieanlage des IEFE genutzt.» Das sei auch der Grund, warum deren technischen Einrichtungen auf kleinstem Raum vereint seien. Es gebe aber noch eine weitere Gemeinsamkeit: Beide können für die Praxissemester der Studierenden als auch für Weiterbildungen genutzt werden. Danesi ergänzt: «Die Teilnehmenden erleben im Maschinenlabor, wie diese beiden speziellen Systeme in der Realität wirklich arbeiten.»