ORC-Biomasse - ECOCAL®

ECOCAL® steht für „ecological caloric" (ökologische Wärme) und beschreibt unsere Produktlinie für die Verstromung von Biomasse - wie Holzhackschnitzeln, Landschaftsbegleitholz und Industrie-Restholz. Es ist das Organic Rankine Cycle-System zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), das mit Hilfe des Organic Rankine Cycle-Verfahrens in der Lage ist, den Leistungsbereich von KWK-Anlagen ab einer elektrischen Leistung von 0,5 MWel an, effizienter und erheblich wirtschaftlicher abzudecken, als dies mit Kraftwerken vergleichbarer Leistung auf Basis des Wasserdampf-Prozesses möglich ist.

Vergleich der ECOCAL®-ORC-Technologie mit dem Wasserdampf-Kraft-Prozess

ECOCAL® besitzt erhebliche Vorteile gegenüber klassischen Wasserdampf-Kraftwerken vergleichbarer Leistungen. Bereits seit ca. 100 Jahren ist es möglich, durch den Einsatz von Stückholz und Holzresten mit Hilfe von Dampfmaschinen - Wasserdampf-Prozess - Strom und Wärme zu erzeugen. Derartige Anlagen bestehen im Wesentlichen aus:

  • Einer Feuerung für feste Brennstoffe;
  • einem Dampfkessel für die Erzeugung von Wasser- Dampf;
  • einer Kraftmaschine wie einem Dampfmotor oder einer Dampfturbine, die mit einem Generator gekoppelt ist;
  • sowie Heiz- oder Luftkondensatoren.

Neben den Dampfkraftmaschinen sind Kesselanlagen, die kostenintensiven Hauptkomponenten im Dampfkraftanlagenbau. Diese Kessel stellen sehr komplexe und aufwendig zu fertigende Systeme zur Erzeugung von Hochdruckdampf dar. Zur Herstellung von Dampfkesseln, Dampfrohrleitungen und Dampfkesselarmaturen müssen hochfeste, weitgehend korrosionsbeständige, ferritisch- martensitische Stähle oder hochwarmfeste, austenitische Kraftwerksstähle Verwendung finden, die nur von besonders qualifizierten Fachbetrieben zu Dampfkesselanlagen verarbeitet werden dürfen.

Im Gegensatz dazu, werden bei ECOCAL®-ORC-Anlagen keine Dampfkessel aufgrund des Arbeitsmediums benötigt. Weiterhin treten in ORC-Anlagen Drücke bis höchstens 10 bar auf. Dies führt dazu, dass bei dem Bau von ECOCAL®-Modulen anstelle Spezialstählen kostengünstige Konstruktionsstähle verwendet werden können. Aufgrund der v.g. Merkmale sind ORC-Kraftwerke von den Investitionskosten wirtschaftlicher zu errichten.

Ein weiterer Vorteil des ECOCAL®-Systems beruht darauf, dass aufgrund der niedrigen Drücke innerhalb des Kreisprozesses die ORC-Anlage im Gegensatz zu Dampfkesselanlagen nicht von der für Deutschland geltende Dampfkesselverordnung (DampfkV) betroffen ist, die besagt, dass ein Hochdruckdampfkessel während des Betriebes durch besonders geschultes Personal zu überwachen ist. Somit sind neben den niedrigen spezifischen Investitionskosten auch die Betriebskosten des ORC-Kraftwerkes deutlich niedriger.

Funktionsablauf ORC-Biomasse Verstromung

  • ORC-Biomasse Verstromung

  • 1. Brennstofflager und Transport

    Der einzusetzende Energieträger gelangt aus dem Brennstofflager (1) über einen Kratzkettenförderer (2) und den hydraulischen Einschub (3) in die Holzfeuerung.

  • 2. Feuerung und Abgasanlage

    Der Energieträger wird im Feuerraum (Feuerbox mit Feuerraum 1) verbrannt. Über die Rauchgasleitung (3) werden die Abgase nach einer gründlichen Reinigung (Rauchgaszyklon) über ein Saugzuggebläse (4) durch den Schornstein (5) abgeführt.

  • 3. Hydraulischen Treppenrost

    Die verbleibende Asche gelangt über das Hydraulischen Treppenrost (1) in die Ascheschleuse (2).

  • 4. Entaschung

    Nach der Ascheschleuse wird das Abbrennprodukt über die Entaschungsanlage (Ascheschleuse(1), Rauchgaszyklon(2), Entaschung (3), und Aschecontainer(4)) abgeführt. Ein Wechsel des Aschecontainers ist ca. alle 14 Tage notwendig.

  • 5. Primärkreis mit Thermo-Öl-Kessel und Verdampfer

    Das energiereiche Rauchgas durchströmt den Thermo-Öl-Kessel (1), in dem es seine Energie an ein hochsiedendes Thermoöl abgibt und dieses auf eine Temperatur von ca. 350ºC unterhalb des Siedepunktes erhitzt.

  • 6. Verdampfer- Sekundärkreis

    Über den Verdampfer (1) wird die im Thermoöl gespeicherte Energie des Primärkreislaufes an ein organisches Arbeitsmedium übergeben, welches sich im Sekundärkreis (2) des Verdampfers (1) befindet. Bei diesem Arbeitsmedium handelt es sich um ein chlorfreies, unbrennbares, atoxisches und für die Ozonschicht unschädliches (ODP = 0) Silikonöl mit niedriger Siedetemperatur, welches aufgrund seiner thermodynamischen Eigenschaften eine energieeffiziente und wirkungsgradsteigernde Entspannung zulässt.

    Aufgrund der niedrigen Siedetemperatur des Arbeitsmediums expandiert dieses, bei Beaufschlagung mit dem erhitzten Thermoöl stark, gelangt über den Sekundärkreis-Vorlauf (2) zur Turbine (3) und gibt dort seine Energie an diese ab.

    Der nach der Turbine entspannte Dampf (Turbinenabdampf 4) gelangt nach Austritt aus der Turbine in den Kondensator (5) in dem dieses kondensiert. Anschließend wird dieses durch die Kondensat-Speisepumpe (6) wieder dem Verdampfer (1) zugeführt um den Kreislauf zu schließen.

  • 7. Fernwärmekreis (Wärmeenergie)

    Die Kondensationswärme aus dem Kondensator (1) wird an den Wasser- Fernwärmevorlauf (2) abgegeben.

  • 8. Elektroenergie

    Über das Turbinen-Generator-Aggregat (1) wird die erzeugte Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt und über einen Transformator (2) in das öffentliche Energienetz (3) eingespeist.

Eckdaten ORC-Biomasse
Elektrische Leistung: 0,25 - 2,0 MW
Thermische Leistung: 2,0 - 8,0 MW
Brennstoffbedarf: 6.000-20.000 t p.a
Betriebsdauer: 8.000 h p.a.
Personaleinsatz: 0,3 - 1,0 Mitarbeiter