ORC-Prozess zur Nutzung von Restwärme aus dem Abgas: Stahl-Innovationspreis für effizientere Lkw-Motoren

摘要

Das Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik der Leib-niz Universität Hannover ist mit dem Sonderpreis ,Klimaschutz und Ressourceneffizienz' des Stahl-Innovationspreises 2018 der Wirtschaftsvereinigung Stahl ausgezeichnet worden. Eine vom Institut entwickelte und als Prototyp gefertigte Turbinen-Generatoreinheit ermöglicht es, die ORC-Technik (,Or-ganic Rankine Cycle') auch in Lkw zu nutzen. Dabei wird der Gesamtwirkungsgrad konventioneller Nutzfahrantriebe erhöht, indem die im Abgas enthaltene Restwärme durch einen nachgeschalteten thermodynamischen Kreisprozess genutzt wird. Bei dem Prozess wird ein flüssiges, organisches Arbeitsmedium unter erhöhtem Druck in einen Wärmetauscher gepumpt und durch Abwärme verdampft. In einer Expansionsmaschine wird der Dampf entspannt und potentielle Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Danach kühlt der Dampf in einem Kondensator soweit ab, dass er sich wieder verflüssigt. Die an der Leibniz Universität im Rahmen eines Projekts der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FW) entwickelte Turbinen-Ge- neratoreinheit ermöglicht den Einsatz dieser Technologie für effizientere Lkw-Dieselmotoren. Um ein niedrigeres Gewicht bei kompakter Bauweise zu erreichen, wurde der Expansionsteil der Baugruppe als einstufige, axiale Impulsturbine ausgeführt. Der direkt an die Turbinenstufe gekoppelte Generator liefert elektrische Energie für Nebenaggregate der Fahrzeuge. Prüfstandversuche belegen die Leistungsfähigkeit der Turbinen-Generatoreinheit. So wurde eine Spitzenleistung der Turbine von 7,6 kW und ein Wirkungsgrad von 57 Prozent erzielt.