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Auslegung, Konstruktion und Bau einer Abwärmerückverstromungsanlage für die universitäre Energieversorgung

Projektbeschreibung

An der Universität Dortmund hat ein konventionelles Blockheizkraftwerk 1994 seinen Betrieb aufgenommen. Aufbauend auf den Ergebnissen aus mehreren Versuchsanlagen wurde eine Dampfschraubenmotoranlage entwickelt (siehe Abbildung 1), die seit Januar 1998 im BHKW der Universität Dortmund als Demonstrationsanlage betrieben wird, um mit Hilfe der hier gesammelten Erfahrungen derartige Anlagen weiter optimieren zu können.

Aufbau des konventionellen BHKW bis Januar 1998

 Die unterlegte Fläche des vereinfachten Wärmeschaltplanes verdeutlicht den konventionellen Teil der universitären Energieversorgung zur Deckung der Grundlast an elektrischer Energie und Fernwärme zur Heizung bzw. Kühlung im Sommer. Hierzu werden drei erdgasbetriebene Verbrennungsmotoren eingesetzt, die eine elektrische Leistung von jeweils 650 kW direkt in das Niederspannungsnetz der Universität einspeisen. Das Abgas der Motoren gelangt mit einer Temperatur von ca. 660°C in drei den Motoren nachgeschaltete Wärmetauscher, die jeweils einen Beitrag von ca. 500 kW an der gesamten ins Fernwärmenetz der Universität eingespeisten Motorwärme liefern. Drei erdgasbefeuerte Heißwasserkessel decken den zusätzlichen Wärmebedarf. Die Auslegung des Kraftwerks ermöglicht einen Vollastbetrieb der Motoren von jeweils » 7000 h/a.

Die Vorlauftemperatur im Fernwärmenetz beträgt in der Regel »  105 - 115° C. Die große Temperaturdifferenz zwischen Abgas- und Vorlauftemperatur zeigt ein hohes Exergiepotential des Abgases, das in einem zwischengeschalteten, sekundären Energiewandlungsprozeß genutzt werden kann. Die Abwärme des sekundären Energiewandlers (Schraubenmotor) steht dann auf niedrigem Exergieniveau der Fernwärme zur Verfügung. Für diesen Zweck erscheint der Schraubenmotor als ein besonders geeigneter Energiewandler zur sekundären Stromerzeugung.

Aufbau des BHKW mit Schraubenmotoranlage seit Januar 1998

Im Januar 1998 wurde eine Dampfschraubenmotoranlage im BHKW in Betrieb genommen. Ein Teil der vorhandenen Abgaswärme wird in elektrische Energie gewandelt, bevor die Restwärme ins Fernwärmenetz eingespeist wird. Die Energiewandlung erfolgt nach dem Clausius-Rankine-Prozeß mit Überhitzung, wobei die Kesselfeuerung zur Dampferzeugung über die Abgase der Gasmotoren erfolgt, siehe Bild . Der hier entstehende Dampf treibt einen Schraubenmotor an, welcher über ein externes Untersetzungsgetriebe mit einem Generator gekoppelt ist. Die bei der anschließenden Kondensation in einem Plattenwärmetauscher anfallende Wärme wird in das Fernwärmenetz eingespeist. Der zugehörige Wasserkreislauf, der mit mehreren anderen Kreisläufen über eine hydraulische Weiche gekoppelt ist, kennzeichnet die Einbindung der Anlage auf der Niederdruckseite des BHKW. Dieser Aufbau erlaubt eine Anpassung der Massen- und Wärmeströme in einzelnen Kreisen, ohne den Systemdruck in einem anderen Kreis zu beeinflussen.

Abbildung 1

Fragen zum Projekt


Kooperation / Förderung

Dieses Projekt wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, das Land NRW, die Bundesregierung und Partnern aus der Industrie unterstützt.

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 15- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der TU Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zu­dem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie dem Campusplan entnehmen.