Dampf / KW ....kann man das umrechnen?

[Skibbää]

Guten Morgen zusammen!

Ich habe da mal eine Frage an die Physiker unter uns:

Ich habe bei mir im Werk eine Feuerung verbaut. Eine Niederdruckanlage mit max 1bar Dampdruck die bei max. Leistung 2000kg Wasser - Dampf in der Stunde produzieren kann. Frage: Was für eine Wärmelesitung hat die Anlage??? Kann man das an hand dieser Daten umrechnen?

...im weiteren geht es schlußendlich darum, wieviel elektrische Energie ich quasi als Abfallprodukt da noch mit erzeugen kann ORC etc....
Problem ist das alle Hersteller wissen wollen, welche Wärmeleistung die Anlage hat....

Müßte doch möglich sein das auf Grund der Daten zu errechnen, oder?

[BadWolfi]

Die Aussage, dass die Anlage 2000kg Wasserdampf erzeugt kann so nicht für eine Berechnung herangezogen werden.
Ohne Vorlauftemperatur kann man nicht ausrechnen wie viel Energie man da hineinstecken muss.
Es macht einen riesigen Unterschied ob Du das Wasser von 20 Grad oder von 99 Grad erhitzt.

Unter WIKIPEDIA http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserdampf
findest Du schon einiges an Formeln für Deine Berechnung.

Herzliche Grüße
BadWolfi

[Skibbää]

Die Vorlauftemperatur des Kesselspeisewasseres liegt bei ca. 55 bis 65 Grad Celsius

[Libertad]

Kann man rechnen, habe aber meine Unterlagen nicht zur Hand.
Hast du den Brennstoffbedarf bei Vollast der Anlage?
Das wäre schon mal ein Anhaltspunkt.

[TageDieb]

Hier eine Überschlagsrechnung ohne Berücksichtigung von Wirkungsgrad etc.:

P = Leistung
dm/dt = Massenstrom = 2000 kg / h = 0,56 kg / s
c = spez. Wärmekapazität Wasser = 4,2 kJ / (kg K)
t1 = Vorlauftemperatur = 55 °C
t2 = Dampftemperatur = 100 °C (angenommen, es gibt keine Überhitzung)

deltaT = t2 - t1 = 45 K (das ist die Temperaturspanne, um die erhitzt wird)

P = dm/dt * c * deltaT
= 0,56 kg / s * 4,2 kJ / (kg K) * 45 K
= 105 kJ / s
= 105 kW

[Skibbää]

Sorry das ich jetzt mal ganz dumm frag, weil ich in Sachen Physik nicht der aller hellste bin (unteranderem)

105kw pro Sekunde???? das wären ja rund 3,7 MWh

Die Anlage verbrennt bei Maxlast ca. 70m³ trockene ( Holzfeuchte ca. 15 bis max 25 %) Nadelholz Hackschnitzel in ca. 72 h
Hilft das in etwa weiter?

3,7 MWh wäre mir fast ein wenig hoch
Wirkungsgrad von dem Ding kann ich natürlich nicht beurteilen...

[TageDieb]

Du verwechselst Leistung mit Arbeit.

Die Leistung des Brenners wird in kW gemessen - sie gibt an, wieviel der Brenner pro Zeiteinheit "durchschiebt". Also hier ein "Strom" aus Hackschnitzeln.

Die Arbeit wird in kWh gemessen und gibt an, wieviel in einer Zeiteinheit verbraucht wurde. Also hier ein "Haufen" aus Hackschnitzeln.


Wenn er z. B. 10 h läuft, hat er die Arbeit (10 * 105) kWh verrichtet.

[Skibbää]

Aha! Danke!
aber 105 kw kommen mir nun wieder arg wenig vor - vorallem wenn ich mir die Abmessungen dieses Kessels mit denen meiner Ölheizung vergleiche!
Das ding hat ca. 7m³ Wasser ( ohne das Wasser im Hitzeschild) die Feuerraumtemp liegt bei ca. 850 Grad, in der Brennkammer können sich problemlos 3 Leute aufhalten, der Kamin ist 35m hoch und hat bestimmt 80cm Durchmesser
Ich hatte eigentlich die Hoffnung das ich im Sommer, wo ich nicht so viel Wärmeenergie brauche noch mal ca. einen 100kw Generator betreiben und den ganzen Strom dann einspeisen könnte.
die dinger haben ja wohl nicht viel mehr als 15 % (elektrischen)Wirkungsgrad...wenn da bräuchte ich ja schon mal rund 700kw Wärmelseitung! Und da hatte ich die Hoffnung, das ich die über haben könnte!

[Konteradmiral]

Die Aussage des Tagediebs liest sich wirklich hübsch.

Sie ist sogar fast richtig.

Allerdings erhälst Du so nur 100°C heißes Wasser.

Um dieses in 100°C heißen Dampf umzuwandeln mußt Du zusätzlich die Verdampfungsenthalpie hinzuführen.

Das sind dann noch einmal 2257 KJ/Kg. Hier also das 2000fache.

= 4514000 KJ. In einer Stunde (3600 sec. entspricht ) das 1253,9 KJ/s = 1254 KW.

Zusatlich zu der Erwärmungsenergie.

Man sieht leicht, die Energie wird vor allem zum Dampfkochen benötigt.

Grüße aus der wundersamen Welt der Thermodynamik.

[else]

"Dampfspieler" baut Dampfkessel und Heizungen/Brenner, der kann da sicher kompetent antworten.

[TageDieb]

Zitat von Konteradmiral

...zusätzlich die Verdampfungsenthalpie...

hui, hab nen Anfängerfehler gemacht...

Gruß
Mario

[tommes-os]

Hab dir mal zum Thema ne PN geschickt...

[jannie]

Moin,
sollte klappen, der Generator braucht aber ne kleine Niederdruckturbine als Antrieb, die Wärmeleistung reicht dafür dicke aus (so mies sind die Wirkungsgrade nun doch nicht). Ob sich das aber lohnt, ist ne andere Frage. Umsonst gibt es weder Turbinchen und Generatoren.
gruesse
Hanse

[Mork]

Sowas schreit doch förmlich nach einem dicken Stirlingmotor mit angeflanschtem Generator.
Der rennt dann das ganze Jahr sauber durch, da sich der ganz easy mit der im Kamin befindlichen Energie zufriedengibt (Nur aufpassen,
dass man dem Abgas nicht zuviel Energie entzieht - steigen soll es ja schon noch... )

Was mich allerdings ganz neugierig macht: Was macht man denn mit so einer riesigen Dampf- bzw. Wärmemenge? Also - für welche
Primäranwendung ist das gedacht?

[Skibbää]

Zitat von Mork

Sowas schreit doch förmlich nach einem dicken Stirlingmotor mit angeflanschtem Generator.
Der rennt dann das ganze Jahr sauber durch, da sich der ganz easy mit der im Kamin befindlichen Energie zufriedengibt (Nur aufpassen,
dass man dem Abgas nicht zuviel Energie entzieht - steigen soll es ja schon noch... )

Was mich allerdings ganz neugierig macht: Was macht man denn mit so einer riesigen Dampf- bzw. Wärmemenge? Also - für welche
Primäranwendung ist das gedacht?

Das ist das Problem...Sterlingmotore gibt es wohl nur ( haltbare ) bis 2 Kw!

Aber es gibt wohl ein Verfahren mit einer Turbine, die nicht mit Wasserdampf, sondern mit einem anderen Dampf (der schon bei ca. 70 Grad entsteht) arbeitet. Das bedeutet, ich könnte über einen Wärmetauscher in meiner Kondesatrückleitung ( ca. 90 Grad warmes Wasser) dann die Turbine und den Generator betreiben.... angeblich im 100kw Bereich im sehr niedrigen 6stelligen Bereich angesiedelt---- über die Einspeißung würde sich das in 4 bis 5 Jahren rechnen- zumindest dann, wenn ich für den Brennstoff nix ansetzte - aber den bauch ich ja aktuell sowieso ( und heize zum Schornstein raus )

[jannie]

Moin,
nu wird es komplizierter: wenn als Wärmequelle für die Stromerzeugung nur das Kondensat mit rund 90 Grad C verfügbar ist und der zu verdampfende Wärmeträger um die 70 Grad C läuft, dann bekommst Du aus den 2 t Kondensat beim Abkühlen nur knappe 50 kwh raus, mal Wirkungsgradverlusten gibt das sicher nur um die 30 kwh Strom.
Haste mal ein Verfahrensschema der Anlage mit Daten? Denn der knappe Kubikmeter Hackschnitzel liefert schon etwas weniger Brennwert (runde 800 kwh/Schüttraummeter), als Du zur Erzeugung von 2 t 1bar-Dampf/h brauchst. (Grafik aus wiki: http://de.wikipedia.org/wiki/Hackschnitzel )

Und natürlich geht da etliches über das Abgas flöten. Nicht, das da was schöngerechnet werden soll? Ich hatte das bisher so verstanden, das im Sommer aus welchen Gründen auch immer nicht der ganze Dampf zur Trocknung benötigt wird?
gruesse
Hanse

[Skibbää]

Hallo Hanse

also....ich glaube ich fang mal ganz von vorne an - ist denke ich für meine Fragestellung nicht unwichtig -

1956: 11 Jahre nach dem Krieg - Keine Angst...so schlimm wirds nun auch wieder nicht Naja..in diesem Jahr wurde bei uns im Werk eine Stockter und Assmann Dampflokomobile mit 400 PS Wellenleistung verbaut. Der Kessel dieser Anlage war seinerzeit für 13 atü ausgelegt und hatte ca. 7m³ Wasservolumen, das mittels Rauchgasrohre und deren Oberfäche verdampft wurde. Dieser Kessel existiert heute noch. Ihm ist jedoch eine andere/kleinere Feuerung vorgeschaltet, die - aus revisionstechnischen Gründen nur noch mit max. einem Bar Druck läuft. 1991 leistete sie noch 2000kg Dampf pro Stunde, dann gab es wieder eine Vorschriftsänderung, nun leistet sie 990kg Dampf pro Stunde -zumindest auf dem Papier..dann trat 2009 erneut eine neue Regelung in Kraft, die den Regeldruck für diese Anlagen nun auf 0,5bar Druck reduzieren sollte. Durch eine 2 jährlich wiederkehrende Druckprüfung und ein paar Modernisierungen haben wir aber die Erlaubnis auch weiterhin mit 1 bar zu fahren! Die Beschickung der Anlage mit Brennmaterial liegt bei dem aktuellen Leistungsbedarf bei den besagten ca. 60 bis 75 m³ trockenen Hackschnitzel pro knapp 3 Tage. Allerdings ist das sicher nicht die maximale Leistung der Anlage, da die Beschickungsschnecke nur ca. 9 bis 10 Stunden am Tag läuft. ( Sobald der Dampfdruck der Anlage unter einen gewissen Wert fällt schaltet sich die Brennstoffzufuhr wieder ein )
Welche thermische Leistung dabei erzeugt wird weiß ich nicht, ich war aber bisher immer der Annahme das die Anlage im Winter bei - 20 Grad nahe an ihrem Leistungslimit läuft ( wenn das nun "nur" 800kw sind, wäre ja noch ein wenig Luft nach oben, wenn ich die Schneckenlaufzeit/pausenzeit erhöhe/reduziere. - Problem wird dann aber sein, das ich doch nicht mehr Wärme-Energie abnehmen kann (zumindest an ca. 360 von 365 Tagen im jahr)
-Hierzu sei gesagt, das wir einen holzverarbeitenden Betrieb haben, in dem wir den Dampf - mittels Wärmetauscher dazu verwenden diverse Holztrockenkammern mit Wärmeenergie zu versorgen. Wenn ich alle Kammern ab ca. -10 bis -15 Grad mit ca. 350m³ Schnittholz gleichzeitig auf ca. 80 Grad Holz- und ca. 85 Grad Lufttemperatur hochfahren will, läuft die Feuerrung ununterbrochen, ohne das sie ihren Abschaltdampfdruck erreicht. A B E R: Es exisitert eine Schneckenintervallschaltung!Diese ist grundsätzlich frei wählbar, steht aber aktuell bei ca. 40 zu 60 % - 4min Laufzeit, 6min Pausenzeit. Damit komme ich auch ca. 10 Stunden effektive Schneckenlaufzeit pro Tag , sprich in dieser Einstellung werden ca. 70m³ Hackschnitzel benötigt!
Aktuell...bei den jetztigen Temperaturen benötige ich max ca. 15 m³ Hackschnitzel und/ oder Hobelspähne.
Und jetzt kommt das Problem: Im Sommer haben wir auftragsbedingt deutlich mehr Anfall an Hobelspähnen und Hackschnitzel als im Winter. Eine Lagerung dieser ABfälle ist nur sehr bedingt möglich ( ca. 500 bis 700m³ ) zusätzlich haben wir das Problem das 2 Spähnebunker direkt und ausschließlich an die Feuerung angeschlossen sind- sprich der Inhalt dieser Bunker MUSS verbrand werden, da anderenfalls ganze Hobellinien abgeschaltet werden müssten, weil der Spähnetransport zum Erliegen käme... tja... und was macht man da Wir machen die Tore einzelner Trockenkammern auf und heizen zum Tor raus, damit nur ja die Feuerung die Spähne verbrennt.
Und darum geht es!!! Diese absolut sinnlose Energievernichtung möchte ich nutzen. -möglichst lange übers Jahr gesehen und so, das sie mir nicht im Vorfeld meinen - im Winter- wichtigen Dampf zusätzlich abnimmt, sondern möglichst im Nachgang (Kondenstat) , da ich da eher / besser regulieren kann. Ist das ggf. ein falscher Denkansatz? ( Dampf zu erzeugen ist energieaufwendiger, als Wasser von 60 auf 70 Grad zu erwärmen)

Die Leistung der gesamten Anlage möchte ich wie gesagt - vorallem im Winter, indem ggf. das Brennmaterial knapp wird- nicht steigern- sprich ich will und kann nicht immer mit 100% (bzw. dann ja sogar nur ca.50% )fahren- sondern ich möchte im Sommer ein wenig mehr Energie verbrauchen, um damit dann Strom zu machen. Die " Energiemenge" von der wir da sprechen wird geschätzt am Tag ca bei 10 bis 12 m³ Holzabfälle liegen!
Gibts da ein Patentrezept?

[Mork]

So... nur mal laut vor mich hingedacht:

Ich gehe davon aus, dass Du Nachbarn hast - ob Gewerbe oder Wohnen ist dabei völlig gleich.

Ein vollkommen anderer Denkansatz wäre, nicht die Wärme unter hohem technischen Aufwand und mit hohen Kosten
in Strom umzuwandeln und den dann zu nicht so tollen Konditionen einzuspeisen, sondern die Wärme direkt zu
speichern und in der kalten Jahreszeit a) selbst zu verbrauchen und b) den Nachbarn zu einem guten Kurs zu
verkaufen.

Wie kann das funktionieren?

Nun, ich habe mir für mein kommendes Projekt exakt darüber Gedanken gemacht.
Ich möchte einen großen Wärmespeicher (dazu später mehr) den Sommer über mittels Solarthermie volladen und
die darin gespeicherte Wärme im Winter abverbrauchen.

Technisch ist das überhaupt kein Problem, alles mit günstig zu bekommenden Standardkomponenten von jedem
Heizungsbauer in D realisierbar.

Als Wärmespeicher fungiert hier ein bestens gedämmtes Wasserbecken.

Rechnen kannst Du das ganz grob folgendermaßen:

Um 1.000 Liter Wasser um 1°C zu erhitzen wird etwa 1kwh benötigt (je wärmer das Wasser, umso mehr - aber es
geht ja jetzt nicht um Feinheiten, sondern ums Grobe ).

Baust Du Dir also ganz konventionell ein Becken aus Beton, dämmst das außen ordentlich ab (300-400mm PUR
sollten völlig ausreichend sein) und füllst das dann mit Wasser, dann hast Du einen prima Wärmespeicher.
Nun nehmen wir mal an, dass Du das Becken 10m breit, 20m lang und 5m tief baust, dann sind darin 1.000m³.
Nehmen wir weiter an, daß die Endnutzung bei 24° definitiv aufhört, das aber auch nur, wenn der Verbraucher
eine Niedertemperaturheizung betreibt (Wand- oder Fußbodenheizung), sonst ist bei spätestens 40°C Schicht
(Vorlauf im Heizkörper).
Das sind aber örtlich festzustellende Begebenheiten.
Wir rechnen jetzt einfach mal mit einer unteren Temperatur von 30°C und einer max. Temp von 99°C - wenn Du
es über Deinen Kondensatrücklauf betreibst mit 90°C.

Die Ausführung wäre mittels Systemtrennung und drucklos zu realisieren, alles kein Ding, Edelstahlplatten-
wärmetauscher mit entsprechender Leistung sind Stangenware.

So, nun zum how to: Du erwärmst also das Wasser Sommers mithilfe Deiner überschüssigen Energie, im obigen
Beispiel wären das rund 60.000kwh zzgl. Verlusten, die Du so abfangen kannst.

Diese 60.000 kwh verkaufst Du im Winter an Deine Anlieger, auch das ist simpelst zu realisieren: Du musst
lediglich eine Fernwärmeleitung (ebenfalls Stangenware) zu Deinem Nachbarn legen (oder eine selbst bauen,
spart ~70% der Kosten und ist sehr einfach) und dort muss ein kleiner Wärmetauscher installiert werden,
kleines Geld.
Der Rest ist ja bereits existent: Solange Deine "kleine Fernwärmeleitung" genug Stoff liefert, springt die
Heizung des Nachbarn ja gar nicht erst an - erst wenn der Speicher leer wird bzw. die Temp zu niedrig ist,
muss die Heizung zunächst zuheizen, dann die Last wieder voll übernehmen.

Wieviel Du Deinem Nachbarn für die gelieferte kwh abknöpfst könnt ihr frei vereinbaren, üblich in den Fern-
wärmenetzen sind wohl zwischen 6 und 11 ct/brutto.
Wieviel Du zu berechnen hast ermittelst Du mittels simplen Wärmemengenzählern, die ebenfalls für kleines
Geld erwerblich sind.

Um es einfach zu halten: Bei 0,1€/kwh und gelieferten 60.000 kwh sind das 6.000€/Jahr.

Nun liefert Deine Anlage ja doch ein wenig mehr überschüssige Energie als 60.000 kwh, dem Wärmespeicher
sind ja GsD keine Grenzen gesetzt innerhalb Eures Grundstückes

Bestimmt kann man sich dafür sogar noch öffentliche Mittel/Förderungen einstreichen und dem Ganzen sogar
einen grünen Anstrich geben.

Der Wärmespeicher hat laufende Kosten gegen Null - ganz anders aber eine wie auch immer geartete Konstel-
lation aus Turbine, Betriebsmittel und Generator.
Von der Anschaffung mal ganz zu schweigen, für einen "niedrigen sechsstelligen Betrag" bau ' ich Dir das
Ding gerne sofort

Du darfst bei Deiner Wärmekalkulation natürlich nicht vergessen, dass Du Deine 2m³ Kondensat/h dann mit
entsprechend mehr zugeführter Energie wieder auf die ehemals vorhandenen 90° bringen musst, damit Deine
Primäranwendung weiter läuft wie bisher.
Daher griffe ich lieber Vorher irgendwo die Energie ab - bevor man sie durch's Tor rauslässt.
Diese Energie ist in Deinem Falle gratis, die Entnahme aus dem Kondensat allerdings kostet.

Wenn Du dazu mehr Infos brauchst, gerne

[Sealine Skipper]

Hallo Skibbää,

Hast Du schon einmal darüber nachgedacht aus den Abfällen Pellets fur Kaminöfen (keine Pelletöfen) zu pressen?
Diese könntest du
a. relativ einfach lagern
b. Ggf. für den Eigenbedarf nutzen
c. Verkaufen

Damit würde man aus Sch... Geld machen...
Ein Bekannter hat eine Drechslerei und macht das in dieser Form.

[Skibbää]

Zitat von Sealine Skipper

Hallo Skibbää,

Hast Du schon einmal darüber nachgedacht aus den Abfällen Pellets fur Kaminöfen (keine Pelletöfen) zu pressen?
Diese könntest du
a. relativ einfach lagern
b. Ggf. für den Eigenbedarf nutzen
c. Verkaufen

Damit würde man aus Sch... Geld machen...
Ein Bekannter hat eine Drechslerei und macht das in dieser Form.

Das Problem der 2 Spähnesilos ist, das sie nicht ohne weiteres zugänglich sind, sprich es wären erhebliche Umbauten nötig um eine Austragung zu instalieren. Und wenn ich aus Hackschnitzel DIN- Pellets machen will dann bin ich auch schnell viel Geld los...aber trozdem danke für die Anregung!

[Skibbää]

Hallo Erik!

Vielen Dank für deinen Vorschlag! So eine ähnliche Variante hab ich bereits vor 2 Jahren schon mal angedacht.Allerdings ohne den großen speicher ( Wärmetauscher im Rauchgas/Abgasbereich ) ...das Problem ist bei uns allerdings, das wir auf der bekannten grünen Wiese stehen...wir haben nur 4 Nachbarn. Und die kurzeste Entfernung vom Kesselhaus zum nähesten Verbraucher sind ca. 180m ---leider alles Asphalt und noch unter einer Landstraße durch-damalige INvestitionskosten nur für die Leitung ca. 40 k €

[jannie]

Moin,
so, nun ist immerhin klar, wo das Problem steckt. Im Sommer müssen die Späne weg, das geht nur über die Feuerung, nur leider ist kein Abnehmer für den erzeugten Dampf im nötigen Umfang da.
Und da steckt auch etwas der Teufel: die richtige Energie im 1 bar Dampf steckt in der Kondensationsenergie, beim Heizen wird die ja genutzt, wenn der Dampf kondensiert, nur fehlt ne Arbeitsmaschine, die aus einem Teil der rund 1000 kw Strom macht. Klar, es gibt kleine Kondensationsturbinen, jedes konventionelle Kraftwerk hat die als letzte Stufe, aber so kleine, für zB 1 t Dampf , 1 bar gegen 0,3 bar (Unterdruck) kenne ich nicht. Und für Gegendruckmaschinen reicht das Druckgefälle bei den mickrigen Dampfmengen nicht, um noch brauchbare Leistungen zu erzielen und man hat immer noch den Dampf und kein Kondensat. Aber evt. haben wir ja hier einen Profi für sowas, es muss halt die Kond-Energie zum Strom erzeugen genutzt werden.

Fernwärme verkaufen: na ja, das hängt furchtbar von den Entfernungen Erzeuger- Nutzer ab und von den Verträgen zwischen Erzeuger-Nutzer. Am Ende ist das ein schönes Theater, weil Deine Kunden natürlich selber weder Invest, noch Unterhaltung zahlen wollen. Hatten wir mal als Projekt in der Firma, genug Wärme für rund 400 Häuser, ist aber wegen der juristischen Mätzchen nichts geworden.
Holzpellets: da habe ich keine Ahnung, ausser das in Deutschland der Bedarf deutlich unter der Erzeugung liegt. Sonst evt. ne gute Idee.
gruesse
Hanse

[Mork]

Zitat von Skibbää

Das Problem der 2 Spähnesilos ist, das sie nicht ohne weiteres zugänglich sind, sprich es wären erhebliche Umbauten nötig um eine Austragung zu instalieren

Das verstehe ich nicht ganz... irgendwie müssen die Späne ja auch vom Silo zur Feuerung gelangen?
Wäre es nicht möglich, einfach einen simplen Abzweig kurz vor der Feuerung einzubauen und die
Austragung über die bestehende Förderung zu realisieren?

[Sealine Skipper]

Zitat von Skibbää

Das Problem der 2 Spähnesilos ist, das sie nicht ohne weiteres zugänglich sind, sprich es wären erhebliche Umbauten nötig um eine Austragung zu instalieren. Und wenn ich aus Hackschnitzel DIN- Pellets machen will dann bin ich auch schnell viel Geld los...aber trozdem danke für die Anregung!

Oh... Missverständnis... Keine DIN Pellets sondern Briketts wie z.B. hier: http://www.holzbriketts-owl.de/wissenswertes.htm
Verkauft sich wie geschnitten Brot....

[Skibbää]

Zitat von Mork

Das verstehe ich nicht ganz... irgendwie müssen die Späne ja auch vom Silo zur Feuerung gelangen?
Wäre es nicht möglich, einfach einen simplen Abzweig kurz vor der Feuerung einzubauen und die
Austragung über die bestehende Förderung zu realisieren?

Das Problem ist weniger das "Anflanschen" einer Austragungsvorrichtung, als viel mehr die Streckenführung einer solchen Transportschnecke / Absaugung. Die müßte quasi quer durch 3/4 Räume führen, bis ich an einen Platz käme, wo ich eine Presse aufstellen könnte. - Ist eine recht stark verbaute Geschichte!