Wir sind ein Industriebetrieb in der Spitzgussindustrie und haben daher viel Kühlwasser mit ca. 45°C, aber nicht viel Geld.
Könnte man daher einen Gefrierschrank als Wämepumpe umwandeln, weil bei 80°C kann man Wärme wieder in elek. Energie umwandeln:
https://www.orcan-energy.com/de/
Dab soll der Innenraum des Gefrierschrankes mit einem Luft/Wasserwärmetauscher erwärt werden und die Energie in Form von Hitze am Kondensator, wieder mittelbar in elek. Energie umgewandelt werden
Nein.
Aber jeder Kältefachbetrieb würde da gerne weiterhelfen.
Eine Wärmepumpe hat einen Wirkungsgrad von etwa 4.
Du steckst 1 kWh Strom herein und bekommst 4 kWh Wärme.
Die verlinkten Orcan-Generatoren haben einen Wirkungsgrad von 0,1 - aus den 4 kWh Wärme bekommst du dann 0,4 kWh Strom.
Eine Millioneninvestition (Orcan baut Geräte, die 1 MW Wärmeleistung haben wollen - das wären rund 2500 umgebaute Gefrierschränke), die nur 40% des Stroms liefert, den die Wärmepumpen / Gefrierschränke zuvor verbraucht haben, erscheint nicht gerade sinnvoll zu sein.
Orcan ist eine Firma, die anscheinend nicht lügt und deren Geräte innerhalb der physikalischen Gesetze arbeiten. Die Angaben auf der Webseite passen - 1 MW Wärme, bis zu 0,11 MW Strom.
Aber ihr habt einfach nicht genug hohe Temperaturen, damit sich eine Stromerzeugung daraus auch nur ansatzweise lohnen könnte.
Ihr müsstet viel mehr Energie in die Temperaturerhöhung hereinstecken, als ihr nachher wieder herausbekommen könnt.
Moin,
Kompressoren für haushaltsübliche Gefrierschränke sind meines Wissens nach für die dabei vorkommenden Temperaturgefälle und auch Betriebszeiten ausgelegt, diese Lösung halte ich somit für wenig zielführend, auch angesichts dessen, was @X_Strom schrieb.
Habt ihr Büro- oder sonstige Räume, die zusätzlich beheizt werden müssen? Dann wäre vielleicht eine Idee, die Abwärme im Winter mit einem Wärmetauscher in den Heizungsvorlauf zu leiten, was die Heizung entlasten und Energie sparen könnte.
Es erscheint mir zunächst einfacher, Verbraucher zu suchen, die die 45°C direkt verwerten können.
Nicht nur das, ein Beispiel dazu aus https://www.orcan-energy.com/de/anwendungen-industrie.html
efficiency PACK
eP 150.200
Zahlen & Daten
- Anwendungen: Industrie & Power
- Eingangsleistung: 2 MW thermisch pro Modul
- Eingangstemperatur: flüssige Wärmequellen ab 80 °C, gasförmige ab 150 °C
- Abmessungen: 12.2 m x 2,5 m x 2,9 m
Mit den 45 °C könnten die wahrscheinlich nahezu nichts anfangen.
-Luno
Carnot-Wirkungsgrad bei 45°C warm / 20°C kalt: 7,86%.
Im Sommer, wenn die Wärmesenke vielleicht 30°C hat: 4,71%
Man könnte durchaus eine Maschine bauen, die bei 45° ein Medium verdampfen lässt, welches dann eine Turbine antreibt, bei 20°C wieder kondensiert und dann wieder in den Zyklus eingespeist wird. Technisch wird der Wirkungsgrad wohl die Hälfte des theoretischen Maximums sein.
Nehmen wir an, da würden 50 Maschinen je 9 kW Wärme produzieren - 450 kW - dann könnte man mit erheblichem Aufwand vielleicht 15 kW zurückgewinnen.
Von den 450 kW fallen aber viel weniger kW über die Kühlung der Werkzeuge an. Ein großer Teil ist Abwärme an den Motoren.
Hmmm…
Ein Kühlschrank hat eine Leistungsaufnahme von etwa 100W. Das heißt ganz grob (und zuversichtlich), dass das 45°C warme Wasser im Inneren mit etwa 300W gekühlt wird, während irgendein medium außen mit etwa 400W geheizt wird.
Bei den Energiemengen, um die es hier geht, braucht man ein paar mehr Kühlschränke…
Und:
Wir haben eine „kostenlose“ Energiemenge X als Abwärme.
Diese Energie übertragen wir in einem Wärmetauscher auf ein anderes Medium, das dadurch 80°C erreicht. Das kostet uns 0.25X an Strom, wobei das extrem günstig gerechnet ist.
Immerhin, wir haben jetzt ein Medium mit einer Energie von 1.25X
Das jagen wir jetzt durch diese Konverter von Orcan Energy, die, wie @X_Strom bereits erläuterte, einen Wirkungsgrad von 10% haben. Wir bekommen also 0,125X an Strom raus.
Unterm Strich: Die Wärmetauscher benötigen doppelt so viel Strom, wie man hinterher raus bekommt.
Orcan nennt keinen Wirkungsgrad für ein bestimmtes Temperatur-Paar.
Bei 80°C / 20°C mögen das auch (weit) weniger als 10% sein.
Leider lässt sich die Physik nur innerhalb ihrer Grenzen „kitzeln“ - überschreiten wird man sie nicht.
45°C ist halt einfach nicht genug als Ausgangstemperatur, um daraus mechanische (und dann elektrische) Energie zu machen. Das gilt nicht, wenn man eine tiefkalte Wärmesenke hätte, etwa einen unermesslichen Vorrat an flüssigen Stickstoff, dann könnte man wieder eine ausreichend effiziente Wärmekraftmaschine bauen. Die würde dann halt nicht mit Wasser als Arbeitsmedium arbeiten, sondern mit flüssigem Sauerstoff.
Orcan benutzt ja auch ein Gas als Medium, was unter Druck verflüssigt wird und dann durch das 80°C heiße Wasser zum Verdampfen gebracht wird.
Wurde so ähnlich ganz bei mir in der nähe umgesetzt.
Das Kühlwasser einer größeren Spinnerei wurde mit ca 20°C durch „nicht isolierte“ Rohre durch eine benachbarte Neubausiedlung geleitet.
Dort gab es dann in jedem Haus eine Wärmepumpe die diese 20°C auf für die Raumheizung und Warmwasserversorgung passende Temperaturen brachte.
Dann schlag ich doch eine echte Wärmepumpe vor. Würde es damit funktionieren?
Ich suche dafür einen anderen Hersteller mit mehr Wirkungsgrad.
Oder wir bauen nach einer WP selber was, z. B. mit Stirlingmotoren oder mit Peltierelementen. Entscheidend ist aber, dass die Temp. mit WP massiv erhöht wird.
Moin,
Orcan baut echte Wärmepumpen. Da die Physik dabei knallharte Grenzen zieht, lässt sich nichts zaubern. So einfach ist das.
Entscheidend ist, dass du verstehst, dass man mit so kaltem Wasser in deinem Sinne und in deiner Situation nichts anfangen kann und eine Erhöhung der Temperatur so viel zusätzliche Energie und Aufwand kostet, dass es keinen noch so kleinen Sinn ergibt. Oder man braucht sogar mehr Energie, als man dem Wasser entziehen kann. Das ergibt insgesamt keinen Spareffekt, das verschärft nur das:
Mach es und ihr habt noch weniger Geld als eh schon.
Die Rechnungen zur Energiegewinnung wurden hier schon genannt.
Das da
ist eine in diesem Fall optimale und vergleichsweise einfache Lösung. Unsere Wärmepumpe würde jubeln, wenn sie so gut mit Wärme aus einer Wärmequelle versorgt würde. Klappt vielleicht nicht bei euch genau so, aber sucht doch Abnehmer, die damit etwas anfangen können.
-Luno
Weißt du, welchen beschissenen Wirkungsgrad die haben?
Und Stirlingmotoren habe ich bis jetzt auch nur als Deko oder technische Spielerei gesehen, die nur sich selbst antreiben.
Um das mal auszuführen…
Aus dem Datenblatt eines Peltier-Elements:
Wärmepumpleistung: 120W
Stromaufnahme 7,9A bei 24,7V = 195W
Max. Temperaturdifferenz: 71°C
Was heißt das?
Wenn beide Seiten die gleiche Temperatur haben, dann frisst das Ding 195W, und pumpt 120W Wärme. Um das in meine Rechnung oben einzubauen: Man hat eine Wärmeenergiemenge X, und muss eine Stromenergiemenge von 1,625X rein stecken, um die Wärme zu pumpen.
Sind die 71°C erreicht, dann sinkt die Pumpleistung auf 0. Das Ding verbraucht dann immernoch 120W.
Gehen wir von 35°C gewünschtem Temperaturanstieg aus. Das ist die Hälfte vom Möglichen, daher beträgt auch die Pumpleistung nur noch die Hälfte, also 60W - Während man weiterhin 120W an Strom rein packt.
Wir haben sehr viel Külwasser. Das wird über ein zwei Zollrohr im Winter auch zum heizen genutzt, aber den genauen Volumenstrom muß ich erst noch erfragen. Im Sommer wird die Wärme an großen Luftkühlern abgeleitet mit Wassereinspritzung die wartungsintensiv ist und desh. die Kühler nur ein paar Jahre halten, mit Kostenpunkt von mehreren zehntausend €
Aber wie Du schon selber schreibst, es ist nicht wirklich heiß, sondern nur lauwarm.
Die gibt es auch als Aggregate mit mehren Kw
Schlechtes Beispiel. Der chinesische Hersteller nennt das Ding villeicht „Stirlingmotor“, weil er den Klang des Begriffs so toll findet. Doch laut eigenem Datenblatt ist innen verbaut:
Motortyp: Einzylinder, vertikaler, luftgekühlter 4-Takt-Dieselmotor
Ich suche eines mit echte Stirling