Elektricitet fra spildvarme

Fabrikker, datacentre, kraftværker – selv din tørretumbler – smider spildvarme fra sig, som kunne være en nyttig energikilde. Men de fleste eksisterende varmehøstningsteknologier er kun effektive ved temperaturer over 150 °C, og meget spildvarme er bare ikke så varm. Nu udvikler Ener-G-Rotors, med base i Schenectady, NY, teknologi, der kan bruge varme mellem 65 og 150 °C.

Mere end varm luft: Ener-G-Rotors, som hævder, at dets teknologi omkostningseffektivt kan generere elektricitet fra lavtemperatur-spildvarme, planlægger at installere sit første prøvesystem på fem kilowatt i december. Systemet (nederst), som bruger en rotor i stedet for en turbine til at drive en generator (øverst), er cirka fire fod højt.

Virksomheden erstatter turbinen i en typisk elektrisk generator med en enhed kaldet en gerotor, som den hævder at have gjort næsten friktionsfri. Hvis det her virker, er det så enormt, siger Bob Bechtold, præsident for Harbec Plastics , en af ​​Ener-G-Rotors potentielle kunder. Jeg har drømt om konceptet med at bruge [lav-temperatur spildvarme], lige siden jeg først vidste, hvad det handlede om ... Det handler om at bruge det, vi har mere fuldstændigt.

Ener-G-Rotors' teknologi er baseret på Rankine cyklus , hvor opvarmet fluid, der strømmer gennem et rør, opvarmer et tryksat fluid i et andet rør via en varmeveksler. Det andet rør er en lukket sløjfe; den såkaldte arbejdsvæske, der strømmer gennem den (et kølemiddel med et lavt kogepunkt, i tilfælde af Ener-G-Rotorer) fordamper og bevæger sig ind i et større rum kaldet en ekspander. Der udvider den sig, som navnet antyder, og udøver en mekanisk kraft, der kan omdannes til elektricitet.

I stedet for at dreje en turbine drejer den ekspanderende damp i Ener-G-Rotors system gerotoren, som egentlig er to koncentriske rotorer. Den indre rotor fastgøres til en aksel, og den ydre rotor er en slags krave omkring den. Rotorerne har ikke-tilpassede tandhjulstænder, og når damp, der passerer mellem dem, tvinger dem fra hinanden, griber gearene ind og drejer rotoren.

Virksomheden hævder, at rotordesignet er langt enklere end en turbines, hvilket gør det potentielt nemmere og billigere at fremstille, samt mere holdbart. Og firmaet siger, at det har opfundet en proprietær måde at montere rotoren på rullelejer, der gør dens bevægelse næsten friktionsfri.

Reduktion af friktionen betyder, at rotoren drejer lettere, så gassen behøver ikke at udøve så meget kraft for at generere elektricitet. Derfor kan systemet arbejde ved lavere temperaturer, hvilket giver mindre energi til gassen.

Virksomheden forventer at konvertere 10 til 15 procent af lavtemperatur-spildvarmen til elektricitet, hvilket i de fleste tilfælde giver en tilbagebetaling på to år eller mindre, siger administrerende direktør Michael Newell. Ener-G-Rotors planlægger både at sælge systemer til kunder direkte og drive sine egne systemer og sælge strøm.

Ener-G-Rotors planlægger i første omgang at målrette mod industrier, såsom kemikalier, papir, olie og fødevarer, der bruger masser af energi og også frigiver en enorm mængde spildvarme, siger Newell. Senere håber virksomheden også at deltage i solvarme- og geotermiske projekter og at målrette forbrugerne med et system på én kilowatt.

Virksomheden installerer sin første beta-enhed, et fem kilowatt-system, i et kombineret varme- og kraftværk hos Harbec Plastics. Det installerer også betaversioner på et dampanlæg til New York-værktøjet Konsolideret Edison og på et losseplads-gasafbrændingsanlæg til New York State Energy Research and Development Authority .

Edward Ecock, leder af forskning og udvikling for gas og damp hos ConEd, siger, at Ener-G-Rotors' system er mere effektivt end andre, han har set. I et kraftværk, der bruger dampgeneratorer, kan det have den ekstra fordel, at det reducerer mængden af ​​vand, der er nødvendig for at afkøle dampkondensen, og reducere yderligere spildevandsomkostninger for at komme af med det ekstra vand, siger han.

Lavtemperatur-spildvarmeteknologier er virkelig, hvor industrien er på vej hen, siger Mark Taylor, analytiker hos analysefirmaet New Energy Finance. Dette kunne potentielt anvendes på ethvert kulværk, enhver atomkraft, ethvert naturgasanlæg. Stål, alt, der laver varme – hvad som helst.

Hvis betaerne slår ud, planlægger Ener-G-Rotors at udvide til en demonstration på 50 kilowatt, hvilket er meget mindre end den skala, som de fleste af deres konkurrenter sigter mod. Newell siger, at virksomheden håber, at den mindre størrelse vil åbne et marked for mindre industrielle spildvarmestrømme.

Men først skal betaerne ud. Hvis det ikke er økonomisk, vil vi ikke gå til de 50 kilowatt, siger Ecock.

Ener-G-Rotors har også brug for penge. Det har rejst et par hundrede tusinde i tilskud og englefinansiering og søger nu 5 millioner dollars til den første tranche af en venturekapitalrunde på 20 millioner dollars.

Og det vil møde masser af konkurrence, efterhånden som markedet varmes op, advarer Taylor. En høst af virksomheder, herunder større aktører som f.eks United Technologies , som laver fly, rumfartssystemer og aircondition, og mindre virksomheder som f.eks ElectraTherm , forfølger også lavtemperaturteknologier – og de har allerede systemer installeret.

Alligevel er Newell overbevist om, at hans virksomhed kan skille sig ud.

Vores teknologi er mere effektiv og enklere end noget andet derude lige nu, siger han. Der er ikke mange teknologier, der kommer til at virke her. Og vi mener, at vi har de laveste omkostninger af nogen af ​​teknologierne derude.

skjule