Silikonebaseret turbine kan hjælpe varmeværker ud af gashovedpine
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Silikonebaseret turbine kan hjælpe varmeværker ud af gashovedpine

Det er en hovedpine for de 285 små naturgasfyrede fjernvarmeværker i Danmark, at prisen på gassen stiger, mens elpriserne falder.

Den kendsgerning medfører højere varmeregning til forbrugerne, så de fleste værker vil gerne skifte til den billigere biobrændsel, men værkerne kan ikke fyre med biomasse i gasturbinerne. Løsningen kunne være at bygge et nyt biomasseanlæg, men så skal de ifølge Energistyrelsen både levere elektricitet og varme.

Problemet er bare, at en klassisk dampturbine er for dyr i den størrelsesorden, fordi den kræver langt større tryk og højere temperaturer, end de forholdsvis små værker har råd til eller har behov for.

Læs også: Se hvorden den lille silikoneturbine fungerer

Dampturbiner kunne derfor være en udvej, men de decentrale varmeleverandører kan ikke bruge den klassiske turbine, fordi de høje tryk og temperaturer kræver et anlæg, der er langt større, end de har brug for.

Derfor kigger flere varmeværker på teknologien, Organic Rankine Cycle (ORC), der minder om den traditionelle dampturbine, men i stedet for vanddamp er baseret en silikoneolie, der gør det muligt at bygge mindre og billigere anlæg. Teknologien er interessant for værker op til 15 MW.

»Det er et kommercielt tilgængeligt produkt, der har overvundet børnesygdommene, og jeg tror, at Danmark vil have mellem 50 og 100 anlæg i løbet af de næste ti år,« siger Jens Dall Bentzen fra Dall Energy.

Udover andre biomasseløsninger sælger han de små anlæg på vegne af den italienske producent, Turboden.

Silikonedampe driver turbine

I ORC-anlægget varmes en termisk olie op til lige over 300 grader Celsius.

Den termiske olie cirkulerer i et kredsløb mellem ovnen og ORC-anlægget, hvor varmen via varmevekslere overføres til en silikoneolie, der bliver så varm, at den går over i gasform.

Derfra er det som i en dampturbine: Silikonedampene driver turbinen, og bagefter opvarmer restenergien vand, der kan bruges til fjernvarme

Fordi den termiske olie kun skal varmes op til en relativt lav temperatur, medfører det et tilsvarende lavt tryk. Derfor skal der ikke lige så kraftige rør til, som hvis der var tale om en traditionel dampturbine, og det er heller ikke nødvendigt med et kedelpassercertifikat for at drive anlægget.

Det gør teknologien billigere, når man skal bygge små anlæg og dermed meget interessant for de 285 naturgasfyrede anlæg, der leder efter en anden løsning end naturgas, men ikke har råd til de store dampturbiner.

»Det kan godt være, at der kommer noget andet end ORC om 10-20 år, men de næste fire-fem år kan jeg ikke se, hvad der passer bedre på det her marked,« siger Jens Dall Bentzen.

Dårlig virkningsgrad

Men Organic Rankine Cycles akilleshæl er stadig elvirkningsgraden. Den kommer ikke over 20 procent, og dermed kan teknologien ikke konkurrere med den klassiske dampturbine, når anlægget kommer over en vis størrelse.

Jens Dall Bentzen regner med at sælge anlæg med en kapacitet mellem 0,5-2,0 MW el og 4-12 MW varme.

I Dansk Fjernvarme finder man teknologien interessant. Marstal Fjernvarme har allerede besluttet at købe et anlæg, mens Hedensted Fjernvarme og SEAS NVE overvejer, om de vil købe et anlæg.

Dansk Fjernvarme tror, at teknologien kan vinde indpas, men det kræver, at det kan betale sig, og teknologien har både sine svagheder og styrker.

»Det er en kalkule. Jeg er i tvivl om, det kan betale sig at producere el samtidig med, at man producerer varme. Hvis man har et dyrt naturgasanlæg, kan det måske betale sig,« siger John Tang, der er teknisk konsulent i Dansk Fjernvarme.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

...i denne sætning:

"Problemet er bare, at en klassisk dampturbine fordi den kræver langt større tryk og højere temperaturer, end de forholdsvis små værker ellers har behov for."

  • 0
  • 0

Hej Ebbe

Det gik nok lidt for hurtigt med at skrive artiklen. Jeg har rettet det til, så sætningen giver mening, og jeg håber ikke, at det gjorde artiklen uklar.

Fremover vil det også være en stor hjælp, hvis du har tid til at sende en mail, når du finder fejl ved at trykke på journalistens navn i toppen af artiklen. Vi følger ikke altid med i debatten, men vi vil jo gerne lave rettelser så hurtigt som muligt.

Med venlig hilsen og tak for hjælpen
Stefan Petersen

  • 0
  • 0

Jeg tænkte om der evt. er sket den hyppige fejl med Silicon = Silikone hvilket for det meste ikke er rigtigt og ikke som det ofte er tilfældet Silicon = Silicium

  • 0
  • 0

Artiklen taler om en silikonebaseret olie. Jeg kan ikke forestille mig at silicium har noget at gøre i en turbine, andet end som legeringsmateriale til nogle af metallegeringerne.

Bent.

  • 0
  • 0

20% effektivitet er kriminelt lavt. Det vil være meget mere effektivt at producere strømmen på et moderne kraftværk med op til 60% effektivitet og så bruge en varmepumpe lokalt.

20% el + 80% varme for det lille værk.
60% el + 40% varme. Hvis vi bruger 40 procentpoint af strømmen til varme i en varmepumpe med COP 4, så har vi 20% el tilbage og 200% varme. Denne løsning giver altså mere end dobbelt så meget varme på det samme brændsel.

  • 0
  • 0
  • Det grundlæggende problem er i sin fulde højde & bredde udslag af det bagved liggende regelvanvid. Ikke underligt at "de små decentrale" har det svært

  • Naturgas er p.t. meget billig, og det tyder alt på at den bliver ved med at være langt fremover. Hvis "de små" betaler meget, så er det fordi de bliver snydt.

  • 0
  • 0

Lav effektivitet?
Det er jo helt ligegyldigt hvis formålet blot er at få lov til at bruge bio-brændsler.
Jeg ved ikke om der er et krav til effektivitet, for ellers kunne de blot sætte en legetøjsmaskine op.

  • 0
  • 0

Hej Svend

Mig bekendt skal el-virkningsgraden være over en vis virkningsgrad (17% foresvæver mig) for at udløse betegnelsen kraftvarmeværk.

Men du har da sikkert ret, hovedsigtet er at kunne fyre med billig biomasse fremfor dyr, afgiftsbelagt naturgas.

  • 0
  • 0

20% el + 80% varme for det lille værk.
60% el + 40% varme. Hvis vi bruger 40 procentpoint af strømmen til varme i en varmepumpe med COP 4, så har vi 20% el tilbage og 200% varme. Denne løsning giver altså mere end dobbelt så meget varme på det samme brændsel.

@Baldur

Du glemmer som alle at det effektive værk kan lukke ned hvis altså energikidlen i boligen er varmepumpen og møllestrøm kan tilflyde energisystemet.

Hvis kondensatenergien eller spildenergi fra industrien tilflyder varmepumpen via kold jernvarme er cop 4 alt for negativ.

forslag til varmepumpeforsyning se http://nhsoft.dk/work/Fg21/Apl/Uggelhuse.pdf

  • 0
  • 0

Hermed nogle kommentarer til artiklen og kommentarerne:

Formålet med de decentrale værker er at producere varme til den lokale by.Til disse værker kan man vælge mellem
1. Naturgas (som man gør i dag, men som om få år skal importeres)
2. Strøm via varmepumper (som primært produceres fra kul)
3. Biomasse med høj total virkningsgrad.

Ad. 1.
Mange N-gas varmeværker kører ikke med motorerne, idet det ikke længere kan betale sig at lave kraftvarme.

Ad. 2.
Dansk Energipolitik har i 25 år haft som princip at et varmegrundlag skal bruges til at lave kraftvarme. Det vil øge kulforbruget voldsomt hvis man nu vil til at bruge strøm til at lave fjernvarme.

Ad. 3.
Der produceres meget biomasse lokalt/regionalt: Skov, landbrug, haver og parker mv. Det mest lønsomme er at bruge denne ressource lokalt på varmeværkerne.

Ang. virkningsgrad på biomasse:
El-virkningsgraden for træ på store værker (ca. 30-40%) er større end elvirkningsgraden på små værker (ca. 20%), MEN det træ de store værker bruger er træpiller og disse har været igennem energitunge processer: Tørring, neddeling, transport og der bruges overvejende fossil energi til de tre processer.

DERUDOVER er totalvirkningsgraden (el+varme) omkring 20% større på de lokale træflisfyrede varmeværker end på de centrale træpillefyrede værker, idet træflisfyrede værker har røggaskondensering.

Konklusion:
-Træressourcen udnyttes bedst på de lokale varmeværker med røggaskondensering.
-Vi bør konvertere N-gas værkerne til biomasse fyring inden vi løber tør for gas i Nordsøen.
- Vi bør udnytte varmegrundlaget til at lave kraftvarme. For mindre biomasseanlæg er ORC den bedste tilgængelige kraftvarme teknologi.

Med venlig hilsen

Jens Dall Bentzen, Dall Energy

  • 0
  • 0

Det virker af og til som om der (i Danmark!) er opstået en ny grundregel af formen:

"Biomasse" = "Fastbrændsel"

Fastbrændsel kræver et kedelanlæg, dvs. kraftproduktion må ske via indirekte proces. Det leder frem til en ret ufravigelig grundregel:

"Indirekte proces i små anlæg" = "Lav virkningsgrad"

Ud fra den synsvinkel burde man helt klart fyre al biomasse ind i de store centrale værker - og så erstatte de små decentrale med varmepumper.

Denne tanke nyder da også stor udbredelse blandt de for tiden huserende energiplaner, og bliver godt bakket op af nogle ret indlysende forretningsmæssige interesser. Og politiske med, for det gør jo ikke noget, når de store så alligevel fyrer med kul - emissionerne forsvinder jo bare over i kvoterne.

Ikke desto mindre er der mange, der ser forgasning som en hovedvej til effektiv udnyttelse af biomasse.
Men denne gas KAN selvfølgelig også fyres ind i en lille, dum motor med høj virkningsgrad, hvilket er helt uacceptabelt i forhold til ovennævnte politiske og forretningsmæssige interesser. Ifølge dem skal småproducenterne jo væk...

  • 0
  • 0

Hej Erik

Du linker til en maskine, som kører med olie som brændsel.

Det vil nok volde lidt besvær at fyre den med flis. Vil jeg tro.

  • 0
  • 0

DERUDOVER er totalvirkningsgraden (el+varme) omkring 20% større på de lokale træflisfyrede varmeværker end på de centrale træpillefyrede værker, idet træflisfyrede værker har røggaskondensering.

Konklusion:

-Træressourcen udnyttes bedst på de lokale varmeværker med røggaskondensering.

-Vi bør konvertere N-gas værkerne til biomasse fyring inden vi løber tør for gas i Nordsøen.

  • Vi bør udnytte varmegrundlaget til at lave kraftvarme. For mindre biomasseanlæg er ORC den bedste tilgængelige kraftvarme teknologi.

Hej Jens

ORC anlæg er jo ikke nye. KARA havde et for 25 år siden. Problemet er ganske rigtigt den lave elvirkningsgrad, hvilket også er grunden til, at vi ikke har satset på den teknologi.

Totalvirkningsgraden er et "kedeligt" mål. Høj totalvirkningsgrad er nemmest at nå med et flisfyret anlæg med kondenserende drift. Man kan i tillæg lave lidt el eller meget el - totalvirkningsgraden er stadig stort set den samme - hvilket i mine øjne er ligegyldigt - med mindre det handler om, at få gassen ud og biobrændsler ind for enhver pris - hvilket nok er tilfældet.

Jeg er dog enig med dig, at ORC anlæg kan udfylde et "tomrum" mellem 100 og 1000 kW - dog koncentreret omkring det midterste område. I bunden byder en række teknologier sig til og vi repræsenterer en af dem i form af en højeffektiv dampmotor. I toppen vinder flertrins dampturbiner - trods kedelpassercertifikatet. Disse anlæg kan alle laves med kondensering af røggasserne.

Jeg er altså ikke enig med dig i din konklusion - at ORC er den bedst tilgængelige kraftvarmeteknologi - men den er da et bud - hvis man vil "nøjes" med maksimalt 20% elvirkningsgrad.

Jeg lavede allerede først i 90'erne en række analyser med alle disse typer samt en række andre - herunder inddirekte og direkte fyrede gasturbiner. På det tidspunkt udkonkurrerede flertrins dampturbiner allerede Spilling dampmotorer ved en effekt på ca. 500 kW, hvilket også var årsagen til, at jeg anbefalede Hjordkær fjernvarme at benytte en dampturbine. http://www.hjfjv.dk/showpage.php?pageid=3469

Spilling tilbyder dampmotorer i effektområdet, men vi finder, at det er mere optimalt at arbejde med dampmotorteknologien i mindre størrelser og koncentrerer os i effektområdet 50 - 100 kW el. Vi regner med, at vores motor/kraftanlæg er færdigt ultimo 2010 og kan gå i demodrift først i 2011.

Vi forventer i 3 generations anlægget at nå elvirkningsgrader over 25% i disse relativt små anlæg og vi har projektioner mod endnu højere virkningsgrader - alt afhængigt af temperaturerne i det lokale varmesystem.

MVH Nils Peter Astrupgaard/EP-Engineering.dk

  • 0
  • 0

Hej Nils Peter

Hvorfor er høj totalvirkningsgraden et "kedeligt" mål ?
Jeg møder ofte holdningen, men høj totalvirkningsgrad = reduktion af brændselsforbrug = lave brændselsomkostninger = lav varmepris.
Reduceret brændselsforbrug og lave varmepriser er hvad samfundet og kunderne vil have. Er det kedeligt ?

Jeg ved godt at ingeniørerne kæmper om høj elvirkningsgrad, men her kommer det andet kunde aspekt ind: Kunder vil have sikkerhed for at teknologien virker.

Jeg ønsker dig alt muligt held og lykke med dampmotoren, ligesom jeg ønsker forgasserudviklerne held og lykke med forgasningsteknologien, men indtil der er eftervist 1000 vis af drifttimer er teknologien ikke salgbar.

Og så er der det tredje kundeforhold: Økonomi:
Investeringen, vedligehold, regulerbarhed mv.
Dette er også kedelige mål, men det nytter ikke at have 30% elvirkningsgrad hvis teknologien koster en spidsen af jetjager og/eller hvis væsentlige dele skal udskiftes/renoveres årligt.....

Mvh

Jens

  • 0
  • 0

Hej Nils Peter

Hvorfor er høj totalvirkningsgraden et "kedeligt" mål ?

Jeg møder ofte holdningen, men høj totalvirkningsgrad = reduktion af brændselsforbrug = lave brændselsomkostninger = lav varmepris.

Reduceret brændselsforbrug og lave varmepriser er hvad samfundet og kunderne vil have. Er det kedeligt ?

Hej Jens

Totaltvirkningsgraden er generelt et ødelæggende udtryk i lægmands øren. Politikerne tror, at alt er godt - bare totalvirkningsgraden er høj. Det er langt fra altid tilfældet. Måske var det bedre at benytte biobrændslerne i Avedøreværket og andre højeffektive kondenskraftværker. Her ved bevares den største mængde arbejdsevne i form af elektricitet, som valgfrit kan anvendes i varmepumper, elapparater eller til belysning.

I anlæg til varmefremstilling er "arbejdsevnen" ødelagt - men vi kan stadig tale om en høj "totalvirkningsgrad" - hvor vi måske snarere burde tale om en høj exergivirkningsgrad. Herfra vil jeg så medgive dig, at det kan være bedre at lave lidt el på et sådant anlæg end slet intet el. Det har været min egen tese gennem mange år og det er vi enige om og det kan give en rigtig god selskabsøkonomi, hvilket er det som "driver værket" - og det er bestemt ikke kedeligt :-)

Når jeg lavede indlægget, var det fordi jeg blev "provokeret" endnu engang af "totalvirkningsgrad", som det fuldt legitime mål. Dertil kommer så, at jeg ikke mener, at ORC anlæg er "løsningen". Den er en af mulige løsninger og fader ud når vi når 1 MW elproduktion, for her vil flertrins dampturbinerne komme ind med højere virkningsgrad og bedre driftsøkonomi - med mindre man legitimerer en ganske lille elproduktion i forhold til varmeproduktion og kalder dette for kraftvarme,

Hvis sidstnævnte er tilfældet kan man jo lave en stor fliskedel og sætte et mindre ORC anlæg, en stirling motor eller sågar en dampspiral ind med produktion af næsten vådmættet damp og så legitimere det som kraftvarme og smide gassen på porten.

Derfor vil det være godt, hvis der bliver talt exergivirkningsgrad og i denne sammenhæng kan totalvirkningsgraden være en udmærket ekstra oplysning.

  • og hvad er så egentlig kravet til elvirkningsgrad for at få et anlæg godkendt, som kraftvarmeanlæg????????
  • 0
  • 0

Rankine cycle hvor man køre under vands normale kogepunkt er som nævnt ikke nyt. Jeg mener at have læst om et forsøg på Hawaii tilbage i 1975 (med ammoniak).

"Virkningsgraden" er elendig, forstået på den måde at mængen af el, man får ud af en given mængde varme er begrænset af Carnot sætning (eff=1-Tc/Th hvor Tc og Th er højeste og laveste temperatur der ertilrådig hed i K). Dvs. hvis man har 360K (ca 80C) varme, og kan køle ned til 300K (ca 20C), så er teoretisk max effektivitet 17%.

Jeg har ikke regnet på det, man kunne også bare brænde naturgassen af i en forbrændingsmotor, der trækker en generator. Denne generator kan man evt. køle med vand der skal bruges til fjernvarme... og hvis det ikke giver varme nok, så kan man også overveje en gasdrevet varmepumpe (absorbtionsvarmepumpe), og spare lidt på gassen.

  • 0
  • 0

Massachusetts Institute of Technology. (2015, June 1). Thin coating on condensers could make power plants more efficient. ScienceDaily:
http://www.sciencedaily.com/releases/2015/...
Citat: "...
Now, a team of researchers at MIT has developed a way of coating these condenser surfaces with a layer of graphene, just one atom thick, and found that this can improve the rate of heat transfer by a factor of four -- and potentially even more than that, with further work. And unlike polymer coatings, the graphene coatings have proven to be highly durable in laboratory tests.
...
The improvement in condenser heat transfer, which is just one step in the power-production cycle, could lead to an overall improvement in power plant efficiency of 2 to 3 percent based on figures from the Electric Power Research Institute, Preston says -- enough to make a significant dent in global carbon emissions, since such plants represent the vast majority of the world's electricity generation. "That translates into millions of dollars per power plant per year," he explains.
...
"We thought graphene could be useful," Preston says, "since we know it is hydrophobic by nature."
...
The researchers also showed that after two full weeks under such conditions, there was no measurable degradation in the graphene's performance.
...
Because the process used to coat the graphene on the copper surface -- called chemical vapor deposition -- has been tested extensively, the new method could be ready for testing under real-world conditions "in as little as a year," Preston says. And the process should be easily scalable to power plant-sized condenser coils.
..."

  • 1
  • 1