A-Z ELEKTRO březen/duben 2014

březen/duben | A-Z ELEKTRO | 39 SYSTÉMY PRO ZPĚTNÉ ZÍSKÁNÍ ENERGIE O SPOLEČNOSTI DEPRAG SCHULZ GMBH & CO Firma DEPRAG SCHULZ GMBH & CO patří k předním výrobcům pneuma- tických motorů. Na základě vývoje a výroby nejrůznějších pneumatických pohonů byla během posledních deseti let vyvinuta turbínová technologie. S tímto inovativním řešením lze plně realizovat nové aplikace. Firma je zastoupena 600 zaměstnanci ve více než 50 zemích. Inovací a neustálým vylepšováním stávajících produkto- vých řad je firma DEPRAG připravena vyhovět nejvyšším požadavkům budoucnosti. GET turbínového generátoru v rozsahu výkonu 3 – 50 kW – ve třech velikostech 5 kW, 20 kW a 50 kW. Tyto velikosti jsou kon gurovány na každý proces individu- álně. K návrhu a konstrukci turbínového generátoru je nezbytné de novat speci- cké procesní parametry: Druh média, tlak při vstupu a výstupu, průtok, vstupní a výstupní teploty. K tomu potřebují odborníci rmy DEPRAG popis použití a procesu – pro začlenění GET turbíno- vého generátoru do procesu. Turbínový generátor DEPRAG je použitelný jak v otevřeném tak i v uzavře- ném procesu. Může být použit pro různá média jako např. stlačený vzduch, zemní plyn, CO , vodní pára, R245fa, SES36, Cyclopentan. Dr.-Ing. Rolf Pfei er: „Náš systém na zpětné získání energie lze použít pro širo- kou škálu aplikací - k získání procesních plynů nebo pro začlenění naší GET- jednotky do ORC-procesu k zhodnocení nepřímo nevyužitého odpadního tepla.“ Již na začátku prvních studií si vedoucí týmu rmy DEPRAG – vývojový inženýr Gerd Zinn stanovil následující: Nový sys- tém na zpětné získání energie by měl být malý, jednoduchý a robustní systém - pro rozsah výkonu mezi 5 a 20 kW, bylo nutné se vzdát použití převodovky z důvodů nákladů a údržby. To se ukázalo být pro vývojové pracovníky největší výzvou, jeli- kož díky fyzikálním podmínkám a malým průměrům turbínových kol vznikají relativně vysoké otáčky turbíny a tím také generátoru. Pevnostní vlastnosti vhod- ných materiálů zde mají jasné hranice. Žádný běžný generátor nebyl dost malý a zároveň nesplňoval všechny požadavky na dlouhodobou pevnost rotoru, aby byl dodržen vypočtený počet otáček – cca 40.000 otáček za minutu. Následně bylo nutné vyvinout vhodný elektrický generátor. Trvalá pevnost rotoru byla v centru pozornosti inženýrů. Výsledkem intenzivní výzkumné práce byl kompaktní systém zakládající se na synchronním zařízení pro výrobu elektřiny. Turbínový generátor DEPRAG vypadá následovně: Kompaktní jednotka z mikro- expanzní turbíny s elektrickým gene- rátorem vytváří elektřinu z plynu. Bez přidruženého elektrického rozvaděče není turbínový generátor o moc větší než krabice od bot a může být použit decentra- lizovaně, plyn je přenesen z vyššího tlakové DEPRAG SCHULZ GMBH & CO. Carl-Schulz-Platz 1 D-92224 Amberg Dagmar Dübbelde Tel.: 09621 371-343 Fax: 09621 371-199 E-mail: d.duebbelde@deprag.de www.deprag.com úrovně na nižší. Přičemž uvolněná tlaková energie byla doposud používána pouze v několika málo případech při získání elektřiny, ekologicky cenným energetickým potenciálem se tedy zbytečně plýtvalo. Ino- vativní DEPRAG GET turbínový generátor přemění v pracovním uidu obsaženou energii v elektřinu. Plyn proudí do turbíny, kde je tryskami „stlačen“ a zrychlen. Při nárazu na lopatky oběžného kola jím otočí a odevzdá svoji energii. Kinetická energie se přemění v generátoru na elektrickou energii. V tomto inovačním systému před- stavují turbína a elektrický generátor kom- paktní jednotku, mají společnou hřídel. Výsledek: Úhlu pootočení turbíny odpovídá i úhel pootočení generátoru. Znovuobnovení energie pomocí turbí- nového generátoru DEPRAG je myslitelné v mnoha oblastech použití. Při tavení kovů – například hliníku nebo mědi – kdy jsou chlazeny tavící pece stlačeným vzdu- chem. Stlačený vzduch prochází chladí- cími kanály a tím absorbuje teplo. Pak se obvykle uvolní nevyužitý do atmosféry. S mikro-expanzní turbínou a integrova- ným generátorem se přemění v elektric- kou energii a je dodán do sítě. Příklad výpočtu stlačeného vzduchu: Se vstupním tlakem 20 barů (abs.), výchozím tlakem 5 barů (abs.) a vstupní teplotou 180°C lze zpět získat odpovídající elek- trický proud z GET turbínového generá- toru – výkon 20 kW. Také v bioplynových stanicích a v blo- kových tepelných elektrárnách na bázi ORC-procesu (Organic Rankine Cycle) je možné použití GET turbínového generá- toru k vydání zbytkové energie. Elektrický stupeň účinnosti zařízení lze účinně zoptimalizovat s novým turbínovým gene- rátorem, ve kterém může být efektivně využito i malé množství odpadního tepla v ORC-procesu na získání energie. Pro další zvýšení efektivnosti bioplyno- vých zařízení může být metan přiváděn / transportován do rozvodné sítě zemního plynu. Bioplyn se z velké části skládá z metanu a oxidu uhličitého. Předpokla- dem pro „odeslání“ je, že je část oxidu uhličitého odstraněna z bioplynu. To se zpravidla provádí v technickém zařízení, u kterého je na konci přítomen oxid uhličitý s relativně vysokým tlakem a tep- lotou. A v něm obsažená energie může být z větší částí získána zpět – s pomocí turbínového generátoru. Kromě toho náš rozsáhlý program obsahuje i příslušenství: Jednotky do 15 kW kombinují komponenty jako usměr- ňovač, směšovač (střídač/výměník) a před- řadník v kompaktním tělese. Externí zátěžový odpor je řízen přímo zástavbou. Pokud turbína neodevzdává žádný výkon, dojde k vypnutí jednotky. Nespotřebuje se žádný proud ze sítě. Jakmile je turbínový generátor opět schopný dodávat do sítě výkon, jednotka na obnovení energie se znovu zapne. Systémy pro výkon 25-50 kW jsou speci- álně vyvinuté pro vysokorychlostní gene- rátory. Vedle speci ckých rozměrů chla- dicích konceptů mohou být zohledněny dodatečné funkce a bezpečnostní funkce jak kontrola sítě nebo brzdový odpor. Pro prodloužení intervalů údržby vyvinuli inženýři jednotku pro přimazávání, která automaticky přimazává ložiska turbíny. Kompaktní mazací pumpa je používána s baterií pro samostatný provoz – nepo- třebuje žádné externí napájení; ale může být připojena k ovládací stanici s 24V. Příklad použití : Zpětné získání energie – bioplynová zařízení a blokové tepelné elektrárny