Kracht uit restwarmte

 Berichten uit
1996
Ingenieursbureau HoST uit Hengelo voert in 1996 in opdracht van Novem een studie uit naar de haalbaarheid van Organic Rankine Cycle (ORC) in de Nederlandse industrie. In de industrie, vooral in de petrochemie, komen grote hoeveelheden restwarmte vrij. Daarnaast kan voor toepassing worden gedacht aan de warmte van gas- en dieselmotoren en aan de warmte die vrijkomt bij verbranden van bijvoorbeeld hout.

Met een ORC-installatie kan restwarmte worden benut voor elektriciteitsopwekking. Een ORC bestaat uit een verdamper, een expansieturbine, een condensor en een pomp. In de verdamper wordt het werkmedium - een organisch medium, zoals propaan of butaan - verdampt. Vervolgens expandeert de organische damp in de turbine die een generator aandrijft. Na condensatie van het werkmedium, wordt het met een pomp op druk gebracht en herhaalt de cyclus zich.

In de Verenigde Staten, Japan, Italië en Duitsland zijn ORC-installaties gebouwd voor omzetting van zowel aardwarmte en zonnewarmte als restwarmte uit industriële processen in elektriciteit. De vermogens van deze installaties variëren van enkele kW tot enige MW. Het temperatuurniveau loopt uiteen van 80 tot 400oC en het behaalde rendement van 8 tot 20%. In Nederland was in 1982 een ORC van 410 kW geïnstalleerd bij de papierfabriek Parenco. De installatie is in 1987, als gevolg van schade door corrosieve elementen in de gebruikte stoom, buiten bedrijf gesteld.

Volgens de studie van HoST is de prijs van een ORC circa f. 3000 per kW voor installaties groter dan 1 MW. Factoren die de prijs beïnvloeden zijn de keuze van het werkmedium en het toepassen van warmte-integratie, naast de capaciteit van de installatie. De kosten van warmte-integratie zijn afhankelijk van de warmtebron. Wanneer de warmte vrijkomt in de vorm van warm water, kan deze rechtstreeks als voeding worden gebruikt. Bij een niet-constant warmteaanbod kan warmtebuffering continu bedrijf mogelijk maken. De kosten voor integratie van een ORC met de warmtebron kunnen oplopen tot circa f. 2000/kW elektrisch vermogen.

Uit de studie van HoST blijkt dat de economische rentabiliteit van ORC kan worden verbeterd door toepassing van standaardapparatuur en serieproductie. Ook rendementsverbetering is van belang. Het rendement kan worden verhoogd door nieuwe werkmedia en nieuwe ontwikkelingen op het gebied van turbines. Vooralsnog worden geen nieuwe demonstraties met ORC in Nederland voorzien.

Na een globale technisch-economische evaluatie in 1995, worden in 1996 verschillende aspecten van het nucleaire warmte/kracht-systeem geëvalueerd, zoals gedrag en veiligheid van de warmtebron, de warmte/kracht-cyclus, de marktkansen en potentiële deelname van Nederlandse bedrijven aan een dergelijk project. Onderzoek toont aan dat de veiligheid van dit type reactor bijzonder groot is. Een van de conclusies die kan worden getrokken is dat de huidige regelgeving met betrekking tot kerncentrales op veel punten aangepast dient te worden om op dit soort kleine gasgekoelde reactoren toegepast te kunnen worden.

Terug naar thema Techniek en onderzoek 1996