Dampfspeicher im industriellen Einsatz

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ZHAW School of Engineering, Energie- und Umweltapero vom 5. März zum Thema Thermische Energiespeicher -

Wege zu grösserer Energieeffizienz
Roger Waller, Geschäftsführer der Dampflokomotiv- und Maschinenfabrik DLM AG, Winterthur

Veröffentlicht in: Technologie
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Dampfspeicher im industriellen Einsatz

  1. 1. Dampfspeicher im industriellen Einsatz
  2. 2. Speicherlokomotiven wirtschaftlich – sauber – leise – umweltfreundlich – CO2-neutral
  3. 3. Rangier-Diesellokomotiven Abgase – CO2 – Lärm – Leerlauf – Wartung – Ölabhängigkeit
  4. 4. Nachteile der Diesellokomotiven • Kein Direktantrieb vom Motor zum Rad – diesel-elektrisch, -hydraulisch oder -hydrostatisch ► Komplexer Antrieb ► Hohe Unterhaltskosten ► 75% Leerlauf ► Energieverschwendung, Lärm • Sehr schlechte Abgaswerte ► Russpartikelfilter und Katalysatoren notwendig ► erhöht Komplexität, Kapital- + Unterhaltskosten • Hoher Lärmpegel bei Fahrt und im Stillstand • Abhängigkeit vom Erdöl
  5. 5. Leerlauf von Diesellokomotiven Idling Consumption: Diesel Fuel: 3.5 - 5 gals/hour Lubrication Oil: 0.4 - 0.5 gals/hour = ► Leerlaufverbrauch: Dieselöl: 13 – 19 Liter/Stunde Schmieröl: 1.5 – 2.0 Liter/Stunde
  6. 6. Effiziente Diesellokomotiven? Entladen von Tonerde-Zügen im Martinswerk Bergheim - Entladezeit des Zuges: 4 Stunden - Laufzeit des Dieselmotors: 4 Stunden =► Leerlaufanteil: 95% - Dieselverbrauch: 64 l = 640 kWh Kosten: ca. 90.- Euro - Schmierölverbrauch: 7 l Kosten: ca. 20.- Euro - Rangierarbeit ca. 10 kWh =► Wirkungsgrad: 1.6% Energiekosten Diesellokomotive für 10 kWh: 110.- Euro Energiekosten Speicherlokomotive bei GKM für 10 kWh: 1.- Euro
  7. 7. Funktionsschema einer Diesellokomotive
  8. 8. Funktionsschema einer Speicherlokomotive
  9. 9. Vorteile der Speicherlokomotiven • Emissionsfrei, leise im Betrieb, lautlos im Stillstand • Externe Energieerzeugung: Abwärme, alle Brennstoffe, Geothermie, Solarthermie u.a. • Explosionsgeschützt, keine Funken, kein Brennstoff • Kein Sauerstoffbedarf, ideal für Tunnelarbeit und -rettung • Schnelles Nachladen (15 - 20 Minuten) • Maximales Drehmoment (Zugkraft) beim Anfahren • Überlastbar, unbegrenzte Energieentnahme • Einmannbetrieb, Funkfernsteuerung möglich • Einfach, robust, zuverlässig, tiefe Unterhaltskosten • Lange Lebensdauer (Batterie: 5-10 Jahre, Speicher: 60-100 Jahre) • Kein Energieverbrauch im Stillstand/Leerlauf
  10. 10. Energiedichte von Brennstoffen 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Kantenlänge [Meter] Kantenlänge[Meter] Brennstoff Schütt-Volumen für 10'000 kWh Holzpellets 3.07 m3 Heizöl EL 1.03 m3 Holzschnitzel 11.8 m3 Diesel / Heizöl EL 1.03 m3 Steinkohle 1.6 m3 Holzpellets 3.1 m3 Braunkohle 3.4 m3 0 0.5 1 1.5 0 0.5 1 1.5 Wasserverdrängung Kantenlänge [Meter] WasserverdängungKantenlänge [Meter] Brennstoff- Gewicht für 10'000 kWh Holzschnitzel* 2940 kg Steinkohle 1230 kg Diesel / Heizöl EL 870 kg Holzpellets 2000 kg Braunkohle 1880 kg Die hohe Energiedichte erklärt die Dominanz von Öl im Transport: Weltweit werden 99%, in der Schweiz 96%, der im Verkehr verbrauchten Energie von Ölprodukten bereitgestellt.
  11. 11. Mobilität mit stationärer Energie • Bei allen Transportmitteln spielt die Energiedichte eine zentrale Rolle, weil Gewicht und Volumen begrenzt sind =► nur wenige Treibstoffe sind geeignet und deshalb teuer • Bei stationärer Verwendung spielt die Energiedichte keine Rolle =► alle Brennstoffe sind geeignet und deshalb bedeutend billiger
  12. 12. Energiepreise variieren stark 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Diesel(18.10.2004) Benzin (18.10.2004) Biogas Treibstoff(3.2004) Erdgas Treibstoff(3.2004) Erdgas zum H eizen (W inter2003/2004) Fernw ärm e IW B (W inter2003/2004) elektrischerStrom (G rosskunden EW Z,2004) m ittelgrosse Solaranlage W W 70m 3 Klein-Solaranlagen W W (z.B.6m 2) H olz-Pellets (C H ,Stand 8.2004),G rossbezüger Stückholz 0.5/0.33m feuchtgem ischt Stückholz 0.5/0.33m trocken gem ischt H eizölEL (C H,Stand 18.10.2004,6000 Literab Basel) Energiepreise[Rp./kWh] „Gratis“: Abwärme, Geothermie, Solarthermie Negative Energiekosten: Abfälle
  13. 13. Kraft-Wärme-Koppelung
  14. 14. Ladestation, Grosskraftwerk Mannheim
  15. 15. Beispiel Schlepplasten-Schaubild
  16. 16. MODERN STEAM wirtschaftlich und umweltfreundlich
  17. 17. 52 8055 Rollenlager-Triebwerk
  18. 18. Entwicklungspotential der Speicher- lokomotiven mit modern steam Technik • Rollenlager-Triebwerk • Höhere Geschwindigkeiten • Bessere Isolation • Reduktion des Dampfverbrauchs • Vergrösserung des Aktionsradius • Partielle Abdampfkondensation (für Hallen) • Komfortablerer Führerstand • Dampfmotoren und Drehgestelle • Funkfernsteuerung =► Eigene Speicherlokomotiven notwendig
  19. 19. FLC 0147 abgestellt bei Nuon Energie in Heinsberg am 18. Mai 2009
  20. 20. FLC 03147 der DLM
  21. 21. FLC 03160 der DLM
  22. 22. „Dampf-Tankstelle“ der Brauerei Falken Sulzer-Dreizugkessel mit Gasfeuerung
  23. 23. Präsentation der Speicherlokomotiven FLC 03147 und FLC 03160 in Schaffhausen am 26. und 27.10.2010
  24. 24. Demonstration des Rangierbetriebs mit den Speicherlokomotiven in Schaffhausen am 7.09.2012
  25. 25. Weitere Anwendungen der Dampfspeichertechnik Gegenwart • Dampfkatapulte auf Flugzeugträgern • Energiespeicher in der Industrie • Speicher für solar-thermische Kraftwerke Zukunft • Flurförderfahrzeuge, Thermomobil (in Entwicklung) • Kurzstrecken im Nahverkehr • Tunnellokomotiven, Tunnelrettungsfahrzeuge • Bus, Taxi • Fährschiffe, Vaporetti (Venedig), Wassertaxi
  26. 26. Dampfkatapult beschleunigt ein 36 t schweres Flugzeug auf nur 92 m aus dem Stand in 3 Sekunden auf 260 km/h. Ohne Katapult sind 1.5 km notwendig. Ein Ferrari (1.25 t) benötigt 9.5 Sekunden von 0 auf 200 km/h. Allerhöchste Zuverlässigkeit erforderlich, ansonsten Piloten und Flugzeuge im Wert von je 100 Mio. Euro gefährdet wären.
  27. 27. Neue Rangierlokomotiven
  28. 28. Attraktiver Nahverkehr Dampfbetrieb bringt zusätzliche Touristen auf schlecht ausgelastete Nebenlinien =► Kostendeckung steigt massiv Beispiel: S 9 Olten – Läufelfingen – Sissach Speicherbetrieb möglich Weitere Infos auf: www. modern-steam-hauenstein.ch
  29. 29. Schiffe mit Speicherbetrieb
  30. 30. Strassenfahrzeuge mit Speicherbetrieb
  31. 31. Thermomobil HOT2GO
  32. 32. Flughafenschlepper und Busse
  33. 33. Substitutionspotential von Dieselöl Reduktion von CO2 und Lärm Schienenfahrzeuge: • 1 Rangierlok Industrie: 50‘000 l/Jahr 130 t CO2 • Σ Dieseltraktion SBB: 12.8 Mio. l/Jahr 33‘000 t CO2 Wasserfahrzeuge: • Σ Fähren: 4.5 Mio. l/Jahr 12‘000 t CO2 Strassenfahrzeuge: • Taxi, Busse,Schlepper xx Mio. l/Jahr xx‘000 t CO2 Das Potential der Speichertechnik wird mit einer Studie im Auftrag des Bundesamtes für Energie BfE abgeklärt. Beteiligt sind: DLM, FHNW, Swiss Excellence, ZHAW. Konkrete Beispiele: Ems Chemie, Migros Suhr
  34. 34. Dieselabgase gefährden die Gesundheit Lösung: Ersatz der schmutzigen Diesellokomotive durch eine saubere Speicherlokomotive
  35. 35. Dampflokomotiv- und Maschinenfabrik DLM AG Gertrudstrasse 17 CH-8400 Winterthur www.dlm-ag.ch

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