211service.com
Elektriciteit uit afvalwarmte
Fabrieken, datacenters, energiecentrales, zelfs uw wasdroger, voeren restwarmte af die een nuttige energiebron zou kunnen zijn. Maar de meeste bestaande warmtewinningstechnologieën zijn alleen efficiënt bij temperaturen boven 150 °C, en veel afvalwarmte is gewoon niet zo heet. Nu ontwikkelt Ener-G-Rotors, gevestigd in Schenectady, NY, technologie die warmte tussen 65 en 150 °C kan gebruiken.
Meer dan hete lucht: Ener-G-Rotors, dat beweert dat zijn technologie kosteneffectief elektriciteit kan opwekken uit afvalwarmte op lage temperatuur, is van plan zijn eerste vijf kilowatt-monstersysteem in december te installeren. Het systeem (onder), dat een rotor gebruikt in plaats van een turbine om een generator aan te drijven (boven), is ongeveer 1,2 meter hoog.
Het bedrijf vervangt de turbine in een typische elektrische generator door een apparaat dat een gerotor wordt genoemd en dat naar eigen zeggen vrijwel wrijvingsloos is gemaakt. Als dit werkt, is het zo enorm, zegt Bob Bechtold, president van Harbec Kunststoffen , een van de potentiële klanten van Ener-G-Rotors. Ik heb gedroomd over het concept om [lage temperatuur restwarmte] te gebruiken sinds ik voor het eerst wist waar het over ging ... Het gaat allemaal om het vollediger gebruiken van wat we hebben.
De technologie van Ener-G-Rotors is gebaseerd op de Rankine-cyclus , waarbij verwarmde vloeistof die door een buis stroomt, via een warmtewisselaar een vloeistof onder druk in een tweede buis verwarmt. De tweede buis is een gesloten lus; de zogenaamde werkvloeistof die er doorheen stroomt (een koelmiddel met een laag kookpunt, in het geval van Ener-G-Rotors) verdampt en reist naar een grotere ruimte die een expander wordt genoemd. Daar, zoals de naam zou impliceren, zet het uit en oefent het een mechanische kracht uit die kan worden omgezet in elektriciteit.
In plaats van een turbine te draaien, draait de uitzettende damp in het Ener-G-Rotors systeem de gerotor, wat eigenlijk twee concentrische rotoren zijn. De binnenrotor zit vast aan een as, en de buitenrotor is een soort kraag eromheen. De rotoren hebben niet bij elkaar passende tandwieltanden, en wanneer damp die ertussen stroomt, ze uit elkaar duwt, grijpen de tandwielen in elkaar, waardoor de rotor draait.
Het bedrijf beweert dat het rotorontwerp veel eenvoudiger is dan dat van een turbine, waardoor het mogelijk gemakkelijker en goedkoper te produceren is, en ook duurzamer. En het bedrijf zegt dat het een gepatenteerde manier heeft uitgevonden om de rotor op wentellagers te monteren, waardoor de beweging bijna wrijvingsloos is.
Door de wrijving te verminderen, draait de rotor gemakkelijker, waardoor het gas minder kracht hoeft uit te oefenen om elektriciteit op te wekken. Daarom kan het systeem bij lagere temperaturen werken, waardoor het gas minder energie krijgt.
Het bedrijf verwacht 10 tot 15 procent van de afvalwarmte op lage temperatuur om te zetten in elektriciteit, wat in de meeste gevallen binnen twee jaar of minder zal zijn terugverdiend, zegt CEO Michael Newell. Ener-G-Rotors is van plan om zowel systemen rechtstreeks aan klanten te verkopen als zijn eigen systemen te exploiteren en stroom te verkopen.
Ener-G-Rotors is in eerste instantie van plan zich te richten op industrieën, zoals chemicaliën, papier, olie en voedsel, die veel energie verbruiken en ook een enorme hoeveelheid afvalwarmte afgeven, zegt Newell. Later hoopt het bedrijf ook deel te nemen aan zonthermische en geothermische projecten en zich te richten op consumenten met een systeem van één kilowatt.
Het bedrijf installeert zijn eerste bèta-eenheid, een systeem van vijf kilowatt, in een warmtekrachtkoppelingscentrale bij Harbec Plastics. Het installeert ook bèta's in een stoomfabriek voor het hulpprogramma in New York Geconsolideerde Edison en bij een stortgasverbrandingsinstallatie voor de New York State Energy Research and Development Authority .
Edward Ecock, manager onderzoek en ontwikkeling voor gas en stoom bij ConEd, zegt dat het systeem van Ener-G-Rotors efficiënter is dan andere systemen die hij heeft gezien. In een energiecentrale die stoomgeneratoren gebruikt, zou dit het extra voordeel kunnen hebben dat er minder water nodig is om de stoomcondensatie af te koelen en om de extra rioolkosten te verlagen om het extra water kwijt te raken, zegt hij.
Lage-temperatuur afvalwarmtetechnologieën zijn echt waar de industrie naartoe gaat, zegt Mark Taylor, een analist bij onderzoeksbureau New Energy Finance. Dit zou mogelijk kunnen worden toegepast op elke kolencentrale, elke kerncentrale, elke aardgascentrale. Staal, alles wat warmte maakt, alles.
Als de bèta's uitkomen, is Ener-G-Rotors van plan om uit te breiden naar een demonstratie van 50 kilowatt, wat veel kleiner is dan de schaal waarop de meeste van zijn concurrenten zich richten. Newell zegt dat het bedrijf hoopt dat het kleinere formaat een markt zal openen voor kleinere industriële restwarmtestromen.
Maar eerst moeten de bèta's uitkomen. Als het niet zuinig is, willen we niet naar de 50 kilowatt gaan, zegt Ecock.
Ener-G-Rotors heeft ook geld nodig. Het heeft een paar honderdduizend aan subsidies en financiering van engelen opgehaald en is nu op zoek naar $ 5 miljoen voor de eerste tranche van een risicokapitaalronde van $ 20 miljoen.
En het zal met veel concurrentie te maken krijgen naarmate de markt opwarmt, waarschuwt Taylor. Een gewas van bedrijven, waaronder grotere spelers zoals United Technologies , die vliegtuigen, ruimtevaartsystemen en airconditioning maakt, en kleinere bedrijven zoals ElectraTherm , streven ook naar lage-temperatuurtechnologieën - en ze hebben al systemen geïnstalleerd.
Toch is Newell ervan overtuigd dat zijn bedrijf kan opvallen.
Onze technologie is efficiënter en eenvoudiger dan al het andere dat er op dit moment is, zegt hij. Er zijn niet veel technologieën die hier gaan werken. En we denken dat we de laagste kosten hebben van alle technologieën die er zijn.