El från spillvärme

Fabriker, datacenter, kraftverk – även din torktumlare – kastar bort spillvärme som kan vara en användbar energikälla. Men de flesta befintliga värmeutvinningstekniker är effektiva endast vid temperaturer över 150 °C, och mycket spillvärme är helt enkelt inte så varmt. Nu utvecklar Ener-G-Rotors, baserat i Schenectady, NY, teknik som kan använda värme mellan 65 och 150 °C.

Mer än varm luft: Ener-G-Rotors, som hävdar att dess teknik kan kostnadseffektivt generera el från lågtemperaturspillvärme, planerar att installera sitt första provsystem på fem kilowatt i december. Systemet (botten), som använder en rotor istället för en turbin för att driva en generator (överst), är cirka fyra fot högt.

Företaget ersätter turbinen i en typisk elektrisk generator med en anordning som kallas gerotor, som man påstår sig ha gjort nästan friktionsfri. Om det här fungerar är det så enormt, säger Bob Bechtold, president för Harbec Plast , en av Ener-G-Rotors potentiella kunder. Jag har drömt om konceptet att använda [lågtemperaturspillvärme] ända sedan jag först visste vad det handlade om... Det handlar om att använda det vi har mer fullständigt.

Ener-G-Rotors teknologi är baserad på Rankine cykel , i vilken uppvärmd vätska som strömmar genom ett rör värmer en trycksatt vätska i ett andra rör via en värmeväxlare. Det andra röret är en sluten slinga; den så kallade arbetsvätskan som strömmar genom den (ett köldmedium med låg kokpunkt, i fallet med Ener-G-Rotors) förångas och går in i ett större utrymme som kallas expander. Där expanderar den, som namnet antyder, och utövar en mekanisk kraft som kan omvandlas till elektricitet.

Istället för att vrida en turbin vrider den expanderande ångan i Ener-G-Rotors system gerotorn, som egentligen är två koncentriska rotorer. Den inre rotorn fäster vid en axel, och den yttre rotorn är en slags krage runt den. Rotorerna har felaktiga kuggar, och när ånga passerar mellan dem tvingar dem isär, griper kugghjulen in och vrider rotorn.

Företaget hävdar att rotordesignen är mycket enklare än en turbins, vilket gör den potentiellt lättare och billigare att tillverka, samt mer hållbar. Och företaget säger att det har uppfunnit ett eget sätt att montera rotorn på rullager som gör dess rörelse nästan friktionsfri.

Att minska friktionen innebär att rotorn vrider sig lättare, så gasen behöver inte utöva så mycket kraft för att generera elektricitet. Det är därför systemet kan arbeta vid lägre temperaturer, vilket ger mindre energi till gasen.

Företaget räknar med att omvandla 10 till 15 procent av lågtemperaturspillvärmen till el, vilket ger en återbetalning på två år eller mindre i de flesta fall, säger vd Michael Newell. Ener-G-Rotors planerar att både sälja system till kunder direkt och att driva sina egna system och sälja kraft.

Ener-G-Rotors planerar initialt att rikta in sig på industrier, såsom kemikalier, papper, olja och livsmedel, som använder mycket energi och som även släpper ut en enorm mängd spillvärme, säger Newell. Senare hoppas företaget också kunna delta i solvärme- och geotermiska projekt och att rikta in sig på konsumenter med ett system på en kilowatt.

Företaget installerar sin första betaenhet, ett system på fem kilowatt, i ett kraftvärmeverk på Harbec Plastics. Den installerar också betaversioner på en ånganläggning för New York-verktyget Konsoliderat Edison och vid en deponi-gas-bränningsanläggning för New York State Energy Research and Development Authority .

Edward Ecock, chef för forskning och utveckling för gas och ånga på ConEd, säger att Ener-G-Rotors system är mer effektivt än andra som han har sett. I ett kraftverk som använder ånggeneratorer kan det ha den extra fördelen att minska mängden vatten som behövs för att kyla ångkondensen och minska ytterligare avloppskostnader för att bli av med det extra vattnet, säger han.

Lågtemperaturspillvärmeteknologier är verkligen dit industrin är på väg, säger Mark Taylor, analytiker på undersökningsföretaget New Energy Finance. Detta skulle potentiellt kunna tillämpas på varje kolkraftverk, varje kärnkraft, varje naturgasanläggning. Stål, allt som gör värme – vad som helst.

Om betaversionerna slår ut, planerar Ener-G-Rotors att expandera till en demonstration på 50 kilowatt, vilket är mycket mindre än den skala som de flesta av dess konkurrenter siktar på. Newell säger att företaget hoppas att den mindre storleken kommer att öppna upp en marknad för mindre industriella spillvärmeströmmar.

Men först måste betaversionerna lösas. Om det inte är ekonomiskt kommer vi inte att vilja gå till 50 kilowatt, säger Ecock.

Ener-G-Rotors behöver också pengar. Det har samlat in några hundra tusen i anslag och ängelfinansiering och söker nu 5 miljoner dollar för den första delen av en riskkapitalrunda på 20 miljoner dollar.

Och det kommer att möta mycket konkurrens när marknaden värms upp, varnar Taylor. En skörd av företag, inklusive större aktörer som t.ex United Technologies , som gör flygplan, rymdsystem, och luftkonditionering, och mindre företag som t.ex ElectraTherm , eftersträvar också lågtemperaturteknik – och de har redan installerade system.

Ändå är Newell övertygad om att hans företag kan sticka ut.

Vår teknik är effektivare och enklare än något annat där ute just nu, säger han. Det finns inte många tekniker som kommer att fungera här. Och vi tror att vi har den lägsta kostnaden för någon av teknikerna som finns.

Dölj