[Loňské povodně, mírné zimy, teploty v lednu jak na jaře. Klima se mění, extrémní počasí je více než zřetelné. Ochrana klimatu a efektivní využití energie jsou proto velice důležité. Je opravdu nejvyšší čas smysluplně šetřit energií. Evropská unie se snaží do roku 2020 snížit emise CO2 nejenom o 20 % nýbrž o 30%, tento cíl je pro ni závazný, proto vyzývá odborníky z výzkumu a průmyslu, aby zahájili inovační projekty v oblasti ochrany klimatu.
A možnosti jsou neomezené. Nevyužité kapacity čekají na svá zhodnocení. Již v roce 2010 vznikl ctižádostivý výzkumný projekt v oblasti zpětného získávání energie, který byl požadován Spolkovým ministerstvem hospodářství a technologie na základě rozhodnutí německého Spolkového sněmu. Byla oslovena firma DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG. Základní myšlenkou je: Při mnoha průmyslových procesech uniká nevyužitý procesní plyn do atmosféry, výsledkem by mělo být energetické využití těchto plynů. Přičemž zpětné získání energie z procesních plynů není nové. Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer toto vysvětluje: „Nové je to, že s naším vývojem v malém, kompaktním, decentralizovaném zařízení na zpětné získání energie je i malé množství zbytkové energie převedeno v elektřinu - v rozsahu výkonu od 5 do 20 kW.“
Prof. Dr. Ing. A. P. Weiß z východobavorské technické vysoké školy z Ambergu-Weidenu vidí do budoucna v tomto systému velký potenciál: “Pneumatické systémy mohou mít do budoucna stále větší možnosti využití v decentralizovaném uložení přebytečné, znovuobnovené energie. S inovačním GET turbínovým generátorem firmy DEPRAG by mohl vytvořit CAES (compressed Air Energy Storage) neboli známé krátkodobé uložení větrné a sluneční energie i v malém kW rozsahu nové oblasti použití vzduchové techniky.“
Firma DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG vyvinula prototypy inovačního DEPRAG GET turbínového generátoru v rozsahu výkonu 3 - 50 kW - ve třech velikostech 5 kW, 20 kW a 50 kW. Tyto velikosti jsou konfigurovány na každý proces individuálně. K návrhu a konstrukci turbínového generátoru je nezbytné definovat specifické procesní parametry: Druh média, tlak při vstupu a výstupu, průtok, vstupní a výstupní teploty. K tomu potřebují odborníci firmy DEPRAG popis použití a procesu - pro začlenění GET turbínového generátoru do procesu.
Turbínový generátor DEPRAG je použitelný jak v otevřeném tak i v uzavřeném procesu. Může být použit pro různá média jako např. stlačený vzduch, zemní plyn, CO2, vodní pára, R245fa, SES36, Cyclopentan.
Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer: „Náš systém na zpětné získání energie lze použít pro širokou škálu aplikací - k získání procesních plynů nebo pro začlenění naší GET-jednotky do ORC-procesu k zhodnocení nepřímo nevyužitého odpadního tepla.“
Již na začátku prvních studií si vedoucí týmu firmy DEPRAG - vývojový inženýr Gerd Zinn stanovil následující: Nový systém na zpětné získání energie by měl být malý, jednoduchý a robustní systém - pro rozsah výkonu mezi 5 a 20 kW, bylo nutné se vzdát použití převodovky z důvodů nákladů a údržby. To se ukázalo být pro vývojové pracovníky největší výzvou, jelikož díky fyzikálním podmínkám a malým průměrům turbínových kol vznikají relativně vysoké otáčky turbíny a tím také generátoru. Pevnostní vlastnosti vhodných materiálů zde mají jasné hranice. Žádný běžný generátor nebyl dost malý a zároveň nesplňoval všechny požadavky na dlouhodobou pevnost rotoru, aby byl dodržen vypočtený počet otáček - cca 40.000 otáček za minutu. Následně bylo nutné vyvinout vhodný elektrický generátor. Trvalá pevnost rotoru byla v centru pozornosti inženýrů. Výsledkem intenzivní výzkumné práce byl kompaktní systém zakládající se na synchronním zařízení pro výrobu elektřiny.
Turbínový generátor DEPRAG vypadá následovně: Kompaktní jednotka z mikro-expanzní turbíny s elektrickým generátorem vytváří elektřinu z plynu. Bez přidruženého elektrického rozvaděče není turbínový generátor o moc větší než krabice od bot a může být použit decentralizovaně, plyn je přenesen z vyššího tlakové úrovně na nižší. Přičemž uvolněná tlaková energie byla doposud používána pouze v několika málo případech při získání elektřiny, ekologicky cenným energetickým potenciálem se tedy zbytečně plýtvalo. Inovativní DEPRAG GET turbínový generátor přemění v pracovním fluidu obsaženou energii v elektřinu. Plyn proudí do turbíny, kde je tryskami „stlačen“ a zrychlen. Při nárazu na lopatky oběžného kola jím otočí a odevzdá svoji energii. Kinetická energie se přemění v generátoru na elektrickou energii. V tomto inovačním systému představují turbína a elektrický generátor kompaktní jednotku, mají společnou hřídel. Výsledek: Úhlu pootočení turbíny odpovídá i úhel pootočení generátoru.
Znovuobnovení energie pomocí turbínového generátoru DEPRAG je myslitelné v mnoha oblastech použití. Při tavení kovů - například hliníku nebo mědi - kdy jsou chlazeny tavící pece stlačeným vzduchem. Stlačený vzduch prochází chladícími kanály a tím absorbuje teplo. Pak se obvykle uvolní nevyužitý do atmosféry. S mikro-expanzní turbínou a integrovaným generátorem se přemění v elektrickou energii a je dodán do sítě.
Příklad výpočtu stlačeného vzduchu: Se vstupním tlakem 20 barů (abs.), výchozím tlakem 5 barů (abs.) a vstupní teplotou 180°C lze zpět získat odpovídající elektrický proud z GET turbínového generátoru - výkon 20 kW.
Také v bioplynových stanicích a v blokových tepelných elektrárnách na bázi ORC-procesu (Organic Rankine Cycle) je možné použití GET turbínového generátoru k vydání zbytkové energie. Elektrický stupeň účinnosti zařízení lze účinně zoptimalizovat s novým turbínovým generátorem, ve kterém může být efektivně využito i malé množství odpadního tepla v ORC-procesu na získání energie.
Pro další zvýšení efektivnosti bioplynových zařízení může být metan přiváděn / transportován do rozvodné sítě zemního plynu. Bioplyn se z velké části skládá z metanu a oxidu uhličitého. Předpokladem pro „odeslání“ je, že je část oxidu uhličitého odstraněna z bioplynu. To se zpravidla provádí v technickém zařízení, u kterého je na konci přítomen oxid uhličitý s relativně vysokým tlakem a teplotou. A v něm obsažená energie může být z větší částí získána zpět - s pomocí turbínového generátoru.
Kromě toho náš rozsáhlý program obsahuje i příslušenství: Jednotky do 15 kW kombinují komponenty jako usměrňovač, směšovač (střídač/výměník) a předřadník v kompaktním tělese. Externí zátěžový odpor je řízen přímo zástavbou. Pokud turbína neodevzdává žádný výkon, dojde k vypnutí jednotky. Nespotřebuje se žádný proud ze sítě. Jakmile je turbínový generátor opět schopný dodávat do sítě výkon, jednotka na obnovení energie se znovu zapne.
Systémy pro výkon 25-50 kW jsou speciálně vyvinuté pro vysokorychlostní generátory. Vedle specifických rozměrů chladicích konceptů mohou být zohledněny dodatečné funkce a bezpečnostní funkce jak kontrola sítě nebo brzdový odpor. Pro prodloužení intervalů údržby vyvinuli inženýři jednotku pro přimazávání, která automaticky přimazává ložiska turbíny. Kompaktní mazací pumpa je používána s baterií pro samostatný provoz - nepotřebuje žádné externí napájení; ale může být připojena k ovládací stanici s 24V.
Firma DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG patří k předním výrobcům pneumatických motorů. Na základě vývoje a výroby nejrůznějších pneumatických pohonů byla během posledních deseti let vyvinuta turbínová technologie. S tímto inovativním řešením lze plně realizovat nové aplikace. Firma je zastoupena 600 zaměstnanci ve více než 50 zemích. Inovací a neustálým vylepšováním stávajících produktových řad je firma DEPRAG připravena vyhovět nejvyšším požadavkům budoucnosti.
Kontakt:
Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG
Carl-Schulz-Platz 1
D-92224 Amberg
Tel: 09621 371-343
Fax: 09621 371-199
Email: d.duebbelde@deprag.de
