Energia elektryczna z ciepła odpadowego

Fabryki, centra danych, elektrownie, a nawet suszarka do ubrań, wyrzucają ciepło odpadowe, które może być użytecznym źródłem energii. Jednak większość istniejących technologii pozyskiwania ciepła jest wydajna tylko w temperaturach powyżej 150°C, a duża część ciepła odpadowego po prostu nie jest tak gorąca. Teraz Ener-G-Rotors, z siedzibą w Schenectady w stanie Nowy Jork, opracowuje technologię, która może wykorzystywać ciepło między 65 a 150 °C.

Więcej niż gorące powietrze: Firma Ener-G-Rotors, która twierdzi, że jej technologia może ekonomicznie generować energię elektryczną z niskotemperaturowego ciepła odpadowego, planuje zainstalować swój pierwszy pięciokilowatowy system próbkowania w grudniu. System (na dole), który wykorzystuje wirnik zamiast turbiny do napędzania generatora (na górze), ma wysokość około czterech stóp.

Firma zastępuje turbinę w typowym generatorze elektrycznym urządzeniem zwanym gerotorem, które, jak twierdzi, niemal bez tarcia. Jeśli to działa, to jest tak ogromne, mówi Bob Bechtold, prezes Tworzywa Harbec , jeden z potencjalnych klientów Ener-G-Rotors. Marzyłem o koncepcji wykorzystania [niskotemperaturowego ciepła odpadowego], odkąd po raz pierwszy dowiedziałem się, o co w nim chodzi… Chodzi o to, by lepiej wykorzystać to, co mamy.

Technologia Ener-G-Rotors opiera się na Cykl Rankine'a , w którym ogrzany płyn przepływający przez rurę ogrzewa płyn pod ciśnieniem w drugiej rurze za pośrednictwem wymiennika ciepła. Druga rurka to zamknięta pętla; przepływający przez nią tzw. płyn roboczy (czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze wrzenia, w przypadku Ener-G-Rotorów) paruje i przemieszcza się do większej przestrzeni zwanej ekspanderem. Tam, jak sugeruje nazwa, rozszerza się, wywierając siłę mechaniczną, którą można przekształcić w elektryczność.

Zamiast obracać turbinę, rozprężająca się para w systemie Ener-G-Rotors obraca gerotor, który w rzeczywistości jest dwoma koncentrycznymi wirnikami. Wirnik wewnętrzny jest przymocowany do osi, a wirnik zewnętrzny jest rodzajem kołnierza wokół niego. Wirniki mają niedopasowane zęby kół zębatych, a gdy para przechodząca między nimi rozsuwa je, koła zębate zazębiają się, obracając wirnik.

Firma twierdzi, że konstrukcja wirnika jest znacznie prostsza niż turbiny, dzięki czemu jest potencjalnie łatwiejsza i tańsza w produkcji, a także trwalsza. Firma twierdzi, że wynalazła autorski sposób montażu wirnika na łożyskach tocznych, który sprawia, że ​​jego ruch jest prawie beztarciowy.

Zmniejszenie tarcia oznacza, że ​​wirnik łatwiej się obraca, więc gaz nie musi wywierać tak dużej siły, aby wytworzyć energię elektryczną. Dlatego system może pracować w niższych temperaturach, które przekazują mniej energii gazowi.

Firma spodziewa się, że przekształci od 10 do 15 procent niskotemperaturowego ciepła odpadowego w energię elektryczną, co w większości przypadków przyniesie zwrot w ciągu dwóch lat lub mniej, mówi dyrektor generalny Michael Newell. Ener-G-Rotors planuje zarówno bezpośrednią sprzedaż systemów klientom, jak i obsługę własnych systemów oraz sprzedaż energii.

Ener-G-Rotors początkowo planuje celować w branże, takie jak przemysł chemiczny, papierniczy, naftowy i spożywczy, które zużywają dużo energii, a także uwalniają ogromne ilości ciepła odpadowego, mówi Newell. Później firma ma również nadzieję na udział w projektach solarno-termicznych i geotermalnych oraz skierowanie do konsumentów systemu o mocy jednego kilowata.

Firma instaluje swoją pierwszą jednostkę beta, system o mocy pięciu kilowatów, w elektrociepłowni w Harbec Plastics. Instaluje również wersje beta w elektrowni parowej dla nowojorskiego zakładu energetycznego Skonsolidowany Edison oraz w spalarni gazu składowiskowego dla Urząd ds. Badań i Rozwoju Energetyki Stanu Nowy Jork .

Edward Ecock, kierownik ds. badań i rozwoju gazu i pary w ConEd, mówi, że system Ener-G-Rotors jest bardziej wydajny niż inne, które widział. W elektrowni, która wykorzystuje generatory pary, może to przynieść dodatkową korzyść w postaci zmniejszenia ilości wody potrzebnej do schłodzenia kondensacji pary i obniżenia dodatkowych kosztów odprowadzania ścieków w celu pozbycia się dodatkowej wody, mówi.

Technologie niskotemperaturowego ciepła odpadowego naprawdę są tam, dokąd zmierza branża, mówi Mark Taylor, analityk w firmie badawczej New Energy Finance. Potencjalnie można by to zastosować w każdej elektrowni węglowej, w każdej elektrowni jądrowej, w każdej elektrowni gazowej. Stal, wszystko, co wytwarza ciepło – wszystko.

Jeśli testy beta się rozwiną, Ener-G-Rotors planuje rozszerzyć działalność do 50-kilowatowej demonstracji, która jest znacznie mniejsza niż skala, na którą celuje większość jego konkurentów. Newell mówi, że firma ma nadzieję, że mniejszy rozmiar otworzy rynek dla mniejszych przemysłowych strumieni ciepła odpadowego.

Ale najpierw bety muszą się ułożyć. Jeśli nie jest to ekonomiczne, nie będziemy chcieli iść do 50 kilowatów, mówi Ecock.

Ener-G-Rotors również potrzebuje pieniędzy. Pozyskał kilkaset tysięcy dotacji i aniołów, a teraz poszukuje 5 milionów dolarów na pierwszą transzę 20-milionowej rundy kapitału wysokiego ryzyka.

I będzie musiał stawić czoła dużej konkurencji, gdy rynek się rozgrzeje, ostrzega Taylor. Wiele firm, w tym większych graczy, takich jak Zjednoczone technologie , która produkuje samoloty, systemy lotnicze i klimatyzacyjne oraz mniejsze firmy, takie jak: ElectraTherm , również rozwijają technologie niskotemperaturowe – i mają już zainstalowane systemy.

Mimo to Newell jest przekonany, że jego firma może się wyróżniać.

Nasza technologia jest teraz bardziej wydajna i prostsza niż cokolwiek innego, mówi. Nie ma tu wielu technologii, które będą działać. Uważamy, że mamy najniższy koszt ze wszystkich dostępnych technologii.

ukryć