Turbinengenerator gewinnt aus kleinen Mengen Prozessgas Strom

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Schon in den ersten Studien legte sich das Deprag-Team um Entwicklungsleiter Gerd Zinn fest: Das neue Energierückgewinnungssystem sollte ein kleines, einfaches und robustes System für den Bereich zwischen 5 und 20 kW sein, auf den Einsatz eines Getriebes wollte man aus Kosten- und Wartungsgründen verzichten.

Das aber erwies sich für die Entwickler als die größte Herausforderung. Denn durch die physikalischen Gegebenheiten und den kleinen Durchmesser der Turbinenräder ergibt sich eine relativ hohe Drehzahl der Turbine und damit auch des Generators.

Dauerfestigkeit des Rotors war besondere Herausforderung

Die Festigkeitseigenschaften der geeigneten Werkstoffe setzen hier deutliche Grenzen. Kein handelsüblicher Generator war klein genug und erfüllte dabei die Ansprüche an die Dauerfestigkeit, um der berechneten Drehzahl von um die 40.000^-1 Stand zu halten. Daraus entstand die Notwendigkeit, einen geeigneten elektrischen Generator selbst zu entwickeln.

Vor allem die Dauerfestigkeit des Rotors stand dabei im Fokus der Ingenieure. Als Ergebnis der intensiven Forschungsarbeit entstand ein kompaktes Gesamtsystem in zwei Varianten, basierend auf einer permanenterregten Synchronmaschine für die Stromerzeugung.

Und so sieht der Prototyp von Deprag aus: Eine kompakte Einheit aus einer Mikro-Expansionsturbine mit einem elektrischen Generator erzeugt Strom aus Gas. Ohne den dazugehörigen elektrischen Schaltschrank ist der Turbinengenerator nicht viel größer als eine Schuhschachtel und kann nach dem Plug & Earn-Prinzip dezentral dort eingesetzt werden, wo Gas entweder ungenutzt den industriellen Prozess verlässt, oder von einem höheren Druckniveau auf ein niedrigeres gebracht wird.

Die dabei frei werdende Druckenergie wird bisher in nur wenigen Fällen zur Gewinnung von Strom verwendet, ökologisch wertvolles Energiepotential damit sinnlos verschwendet.

Turbine und elektrischer Generator stellen kompakte Einheit dar

Der Deprag-Turbinengenerator wandelt die im Arbeitsfluid enthaltene Energie in Strom um. Gas strömt in die Turbine ein, wird durch Düsen gepresst und beschleunigt. Wenn es auf die Beschaufelung der Turbine trifft und umgelenkt wird, gibt es seine Energie ab. Die kinetische Energie wird im Generator in elektrische Energie umgewandelt.

In diesem innovativen System stellen Turbine und elektrischer Generator eine kompakte Einheit dar, sie besitzen eine gemeinsame Welle. Folge: Dreht sich die Turbine, dreht sich gleichermaßen auch der Rotor des Generators – elektrische Energie wird erzeugt.

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