Neue Technologie steigert Effizienz von Fernwärmenetzen durch Abwärmenutzung

In China wurde ein bedeutender Fortschritt in der industriellen Abwärmenutzung erzielt: Ein hundert-Tonnen-Ejektor für Abgase hat erfolgreich seinen ersten Betriebszyklus absolviert. Die Technologie dient dazu, ungenutzte Wärme aus Dampfturbinen effizient in städtische Fernwärmenetze einzuspeisen, ohne dass dabei zusätzliche Energie aufgewendet werden muss.

Forschung für mehr Effizienz

Das Entwicklungsteam der Taiyuan University of Technology (TYUT) arbeitete seit 2020 an der Lösung technischer Hürden für dieses großskalierte System. Ein zentrales Problem bei früheren Entwürfen war die Übertragung theoretischer Modelle auf industrielle Maßstäbe. Mithilfe von über 10.000 numerischen Strömungssimulationen konnten die Forscher die Geometrie der Schlüsselkomponenten – Düse, Mischbereich und Diffusor – präzise anpassen. Selbst kleinste Änderungen im Durchmesser der Düse von lediglich 0,1 Millimetern beeinflussten die Entrainment-Fähigkeit – also das Ansaugvermögen für den Dampf – maßgeblich.

Anpassungsfähiger Regelkegel für schwankende Lasten

Da der Wärmebedarf in Fernwärmesystemen, insbesondere in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, stark zwischen Tag und Nacht sowie saisonal variiert, muss die Anlage flexibel auf schwankende Dampfmengen reagieren. Herkömmliche gerade Regelkegel erwiesen sich als zu unpräzise und störanfällig. Das Team entwickelte daher einen strömungsoptimierten, gekrümmten Regelkegel. Dieser ermöglicht eine präzise Steuerung des Treibdampfstroms innerhalb von Millisekunden, was einen stabilen Betrieb selbst unter extremen Lastbedingungen gewährleistet.

Sichere Abdichtung bei Dauerbetrieb

Ein wesentliches Sicherheitskriterium für den kontinuierlichen Einsatz in Kraftwerken ist die Zuverlässigkeit der beweglichen Komponenten. Um Leckagen bei häufigen Bewegungen unter Hochdruck zu vermeiden, entwickelte das Team eine spezielle Stützstruktur, die in Verbindung mit Graphen-basierten Dichtungselementen eine hohe Dichtigkeit bei gleichzeitig reibungsfreier Justierung ermöglicht. Tests unter extremen Bedingungen bestätigten, dass die Konstruktion ohne Dampfverluste oder mechanische Defekte arbeitet.

Potenzial für den Klimaschutz

Die Technologie zielt auf eine flächendeckende Anwendung im thermischen Energiesektor Chinas ab. Sollte das System weiträumig implementiert werden, prognostizieren die Entwickler eine potenzielle Reduktion der CO2-Emissionen um mehr als 100 Millionen Tonnen pro Jahr. Damit bietet die Neuentwicklung einen wichtigen Hebel zur Steigerung der Ressourceneffizienz bei der kommunalen Wärmeversorgung.