Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH

ORC-Technologyfor Micro-CHP in combination

with renewable energey resources

Month 6 meeting in Potsdam, 04./05. of April 2005

Dipl.-chem. R. Niesner

Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH

Agenda

1. Short introduction of GMK

2. Clausius-Rankine-Process2.1. ORC

2.2. working fluids

3. ECOCAL®-Biomasseheizkraftwerk

3.1. Aufbau

3.2. Aufbau ORC-Modul

4. Aims in R&D work

Gesellschaft für Motoren und Kraftanlagen mbH

1. Short introduction of GMK

Engineering and selling of combined heat and power stations up to 2 MWel

– Construction and Engineering

– Realisation

– Marketing

– Research and Developmend

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1. Short introduction of GMK - products

• ECOCAL®

– ORC-power stations used heat of thermal oil circuit at a temperature level of 320°C. Primary heat is delivered by biomass firing.

• GEOCAL– ORC-power stations used geothermal heat at a

temperature level higher than 95°C.

• INDUCAL– ORC-power stations used industrial waste heat

or exhaust gases.

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2. Clausius rankine process

0 2 4 6 8 10

300

350

400

450

500

550

600

650

700

0,1

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K

Entropie S / kJ kg-1 K

-1

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2.1. ORC - organic rankine cycle

1250 1300 1350 1400 1450 1500

320

340

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400

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47

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327

Kühlwasser

Ther

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öl

6

5

43

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10,0

bar

0,2

bar

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T /

K

Entropie S / J K-1mol-1

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2.2. Working fluids

• Carbon compounds– saturated (n-pentane)– unsaturated (toluene)

• Fluorated carbon compounds– perfluorated (perfluoropentane)– partialy fluorated (Heptafluorpropane R227ea)

• Silicon oils– Siloxane (Octamethyltrisiloxane)

• Ammonia (Kalina-Cycle)

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3. ECOCAL®-Biomasseheizkraftwerk

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3.1. Aufbau - allgemein• Biomassefeuerung

– Brennstofflager und -zuführung– Brennkammer– Ascheaustrag

• Thermalölkessel– Automatische

Flugascheabreinigung– Thermalöl-Economizer– Thermalölverrohrung

• ORC-Modul– Stromeinspeisung– Heizwärmeanschluß

• Abgasstrecke– Staubabscheidung

(Multizyklon, Elektrofilter)– Schornstein

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3.2 Aufbau – ORC-Modul BM 1.500

1 Turbine mit Generator (AFA 10), 2 Rekuperator, 3 Kondensator, 4 Speisepumpe, 5 Vorwärmer, 6 Verdampfer

1

23

4

5

6

Thermalölkreislauf

Therminol 66Vorlauftemperatur 310°CRücklauftemperatur 220°CMassenstrom 42,0 kg/s

Kühlkreislauf

WasserkühlungVorlauftemperatur 90°CRücklauftemperatur 70°CMassenstrom 84,3 kg/s

GeneratorAsynchron 1.800 kWel (F/F)Bruttoleistung 1.610 kWel

Drehzahl 3.000 U/min

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4. Aims in R&D work

• The market of ORC-moduls for biomass is rapidly growthing in the last 5 years (6 – 10 moduls per year).

• The power generation with geothermal heat by ORC technology increases constantly since 1985.

• Use of industrial waste heat and heat of exhaust gases has a high potential for CO2 reduction.– Individual solutions for industrial waste heat– Uses of exhaust gases to increase the efficiency of

biogas engines (for instance approx. 55 kW is additionally produced for an 1-MW-engine)