Die Idee

Die Vorräte an Öl, Gas und Kohle werden knapper, die Preise dafür langfristig höher. Der derzeitige Verbrauch dieser fossilen Rohstoffvorräte ist gegenüber unserer Nachwelt in vieler Hinsicht nicht nur wegen der Verschlechterung unseres Klimas unverantwortlich.

Kann man nicht auch die nahezu unerschöpfliche Sonnenenergie nutzen, die im Wasser von Flüssen oder großen Seen steckt? Kann man dazu nicht auch noch deren vorhandene eigene Strömung oder mit geringem Aufwand zu erzeugende Strömungen nutzen?

Das m a x l o i d l v e r f a h r e n ist ein Verfahren zur dezentralen Erzeugung von großen Wärme- oder Kältemengen aus natürlichen Gewässern mit Hilfe von Wärmepumpen unter Ausnutzung von Strömungen in Flüssen, Kanälen und Seen und hervorragend geeignet sowohl zur Versorgung von “Kalten Nahwärmenetzen”, als auch zur Einspeisung in Nahwärmenetze. Wird dazu der zum Betrieb von Wärmepumpenanlagen erforderliche Strom direkt von nahegelegenen Wasserkraftwerken, Photovoltaikanlagen, Windkraftwerken oder Blockheizkraftwerken geliefert, so kann das Elektrizitätsversorgungsnetz entlastet werden, da dann durch den lokalen Stromverbrauch weniger in das Netz eingespeist werden muss. Aus 1 kWh Strom können dabei je nach verwendeter Wärmepumpe rund 4 kWh an Wärmeenergie erzeugt werden, was je nach den Einspeisevergütungen für Strom und den derzeitigen und zukünftigen Energiepreisen für fossile Brennstoffe einen erheblichen finanziellen Vorteil bedeuten kann.

Schon seit langer Zeit werden Wärmepumpen mit der Wärmequelle Flusswasser mit offenen und geschlossenen Kreislaufsystemen betrieben. Die geringe Leistungsfähigkeit, die beschränkte Einsatzfähigkeit, der erhöhte finanzielle Aufwand und die mangelnde Sicherheit und damit das Gefährdungspotential dieser Systeme für die Umwelt mussten mangels besserer Verfahren in Kauf genommen werden. Die Umsetzung der Idee, Wärmetauscher zu entwickeln, die durch ihre Form und Art und den Ort der Anbringung die Nachteile der bisher verwendeten Systeme vermeiden, führte zu zwei weltweit neuen Verfahren, für die inzwischen Patente in vielen europäischen Ländern erteilt wurden. Außer einem speziellen Verfahren für fließende Gewässer gibt es ein weiteres patentiertes Verfahren für die Anwendung in Meeren und Seen, das aber auch in fließenden Gewässern angewendet werden kann. In einigen Ländern wurden die patentierten Verfahren zusätzlich auch unter der  Marke  m a x l o i d l v e r f a h r e n  bekannt gemacht.

Worum geht es bei dem neuen Verfahren für fließende Gewässer?

Bei einer der beiden Varianten werden die Wärmetauscher bei Wasserkraftwerken geschützt hinter Kraftwerksrechen oder hinter zusätzlich vorgesetzten Rechen unter Wasser angebracht, bei der anderen Variante werden die Wärmetauscher unter Wasser hinter festen Einbauten in Flüssen und Kanälen eingebaut. Bei diesen Verfahren mit geschlossenem Kreislauf werden spezielle  Wärmetauscher aus Edelstahl verwendet und es kann bei beiden Varianten als Wärmeträgermedium Sole, bei Anwendung des Direktverdampfungsverfahrens z. B. Propan, und bei genügend warmen Flüssen auch nur Wasser verwendet werden. Durch die unter Wasser geschützt angebrachten Wärmetauscher wird keinerlei stauende Wirkung ausgeübt, da die parallel zur Fließrichtung parallel angebrachten Platten der Wärmetauscher einen größeren gegenseitigen Abstand aufweisen als die Gitterstäbe. Die spezielle Anordnung der Platten ermöglicht dabei auch die wichtigen Anströmverhältnisse vor den Kraftwerksturbinen beizubehalten und bewirkt keinerlei Minderung der elektrischen Leistung des Kraftwerks. Auch durch die hinter festen Einbauten, z. B. an Flussufern, Kanalwänden und Kanalsohlen, Pfeilern von Brücken und Wehren, geschützt angebrachten plattenförmigen Wärmetauscher wird keinerlei stauende Wirkung ausgeübt.

Vergleich mit den bisherigen Verfahren

Bei einem offenen Kreislauf muss für eine bestimmte thermische Leistung aus dem Fluss eine entsprechend große Wassermenge je Sekunde entnommen werden, zum Wärmetauscher der Wärmepumpe gepumpt und nach Wärmeabgabe wieder in den Fluss zurückgepumpt werden. Verfahren mit offenem Kreislauf können daher im Winter bei Flusstemperaturen von meist unter 5°C nicht betrieben werden, da bei einer üblichen Spreizung von 5 K die Wärmepumpe sonst einfrieren würde. Dies erfordert die Anschaffung eines zweiten Heizsystems mit zusätzlichem finanziellem Aufwand.  Unvermeidlich erfolgt durch jegliche Entnahme von Flusswassers auch eine schädliche Beeinflussung der Flussfauna. Die Verschlammung der Ansaugrohre und des Wärmetauschers verursacht zusätzliche Reinigungskosten und durch den offenen Kreislauf können auch schädliche Stoffe in den Fluss gelangen. Um die maximale thermische Leistung aus dem Flusswasser zu erhalten sind bisherige Verfahren mit offenem Kreislauf nicht geeignet, da dann das gesamte Flusswasser aus dem Fluss gepumpt werden müsste.

Bei den bisherigen Verfahren mit geschlossenem Kreislauf, bei denen Rohre im Fluss oder unter Wasser an den Uferböschungen verlegt werden und durch sie eine entsprechend große Sole- oder Wassermenge je Sekunde gepumpt wird, können nur kleine thermische Leistungen erbracht werden, da fast das gesamte Flusswasser ungenutzt an den Rohren vorbei fließt und nicht am Wärmeaustausch beteiligt ist. Um eine thermische Leistung von z. B. 1000 kW zu erreichen, müssten bei einem Rohrdurchmesser von 40 mm zudem Rohre mit einer Länge von über 2 km im Fluss verlegt werden. Im Fluss verlegte oder am Flussufer befestigte Rohre können bei Hochwasser wegen Geröll und Treibgut zu Aufstauung führen und beschädigt werden und damit zu Problemen führen. Auch der Schutz der Leitungen vor willkürlicher Beschädigung ist im Allgemeinen nicht gewährleistet.

Beim  m a x l o i d l v e r f a h r e n  hingegen kann die gesamte im Fluss vorhandene Wassermenge zum Wärmeaustausch genutzt werden, da im Normalfall bei den Wasserkraftwerken die gesamte Wassermenge durch die Turbinen geleitet wird und dabei die Platten für den Wärmeaustausch umflossen werden. Durch die größere Wassertiefe im Bereich vor den Turbinen können auch größere Wärmetauscher angebracht werden und es kann z. B. die im geschlossenen Kreislauf fließende Sole von z. B. – 5°C im Winter bei Flusswassertemperaturen von z. B. nur 0,5°C durch die im Verhältnis riesige Menge des die Wärmetauscher außen umfließenden Flusswassers um 5°C erwärmt und der Wärmepumpe zugeführt werden. Je nach Wassermenge sind bei diesem Verfahren jedoch auch größere Spreizungen als 5 K möglich.

Große Flüsse haben einen Durchfluss von rund einer Million Liter je Sekunde. Maximal könnten diese 1.000.000 Liter je Sekunde bei Abkühlung um nur 0,5°C eine Wärmeleistung von rund zwei Millionen Kilowatt erbringen. Auf diese Weise könnten ganze Städte mit Wärmeenergie durch Netze für “Kalte Nahwärme” oder für “Nahwärme” versorgt werden.

Aber schon ein Wasserdurchfluss von 100 Liter je Sekunde kann bei Abkühlung um nur 0,5°C eine Wärmeleistung von rund 200 kW erbringen, genügend um als Wärmequelle für naheliegende Gebäude zu dienen. So können auch sogenannte Mühlbäche, wie sie vor allem früher zum Betrieb von Mühlen verwendet wurden, genutzt werden.

Beim m a x l o i d l v e r f a h r e n ist der Schutz der Wärmetauscher bei Wasserkraftwerken vor willkürlicher Beschädigung gewährleistet und auch Hochwasser kann, bedingt durch die Form und Art und den Ort der Anbringung, die Wärmetauscher nicht beschädigen. Es ist zudem eine einfache und sichere Befestigungsmöglichkeit und Wartungsmöglichkeit der Wärmetauscher möglich. Bei Anbringung im Bereich innerhalb der Dammtafeln kann dieser Bereich auch noch wasserfrei gemacht werden. Die Kontrolle der Wärmepumpenanlage kann durch Einbindung des bereits vorhandenen Personals des Wasserkraftwerks erfolgen. Der vom Wasserkraftwerk erzeugte Strom kann direkt ohne große Leitungsverluste zum Betrieb der Wärmepumpenanlage verwendet werden und die Leitungstrassen für den Strom können auch als Trassen für ein Nahwärmenetz verwendet werden. Für eine  Großwärmepumpenanlage auf dem Gelände des Wasserkraftwerks ist zudem ein vereinfachtes Genehmigungsverfahren denkbar.

Das m a x l o i d l v e r f a h r e n ermöglicht durch eine Kombination aus schützenden Gitterstäben und gut wärmeleitenden plattenförmigen Wärmetauschern, die außenseitig durch die Eigenströmung eines fließenden Gewässers, z.B. an Wasserkraftwerken, oder durch die Nutzung des hydrostatischen Druckes tieferer Wasserschichten stehender Gewässer, z.B. in größeren Seen, umströmt werden, wegen der großen Wassermengen und der Möglichkeit der Anbringung großer Wärmetauscherflächen eine erhebliche Leistungssteigerung bei der Entnahme von Wärme aus natürlichen Gewässern. Ein zusätzlicher energetischer Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass im Gegensatz zu anderen Verfahren das Wasser dazu nicht aus den Gewässern gepumpt werden muss. Von besonderer Bedeutung ist auch, dass sich dadurch für den Wasserhaushalt eines natürlichen Gewässers nur positive Veränderungen ergeben. Der Wärmetauscherkreislauf bildet dabei ein geschlossenes System, so dass keine aggressiven Stoffe in das System oder aus dem System gelangen können.

Das m a x l o i d l v e r f a h r e n bietet auch im Vergleich zum Einsatz von Erdsonden, Erdkollektoren und Sonnenkollektoren viele Vorteile und ist dabei völlig ohne mögliche gefährliche “Nebenwirkungen”, wie z. B. Einfrieren des Bodens, Erdhebungen, Erdbeben etc. :

So liefert z. B. schon ein Bach bei einer Wasserführung von 1000 Liter je Sekunde, bei Abkühlung um nur ca. 1°C, eine Wärmeleistung von rund 4000 kW liefern. Für die gleiche Wärmeleistung würde man 1000 Erdsonden mit jeweils 80 m Bohrtiefe benötigen, bei einem üblichen Wärmeentzug von 50 W/m. Ebenso würde man beim Einsatz von Erdkollektoren über 160.000 m² freie, nicht mehr bebaubare Fläche verlieren, bei einem üblichen Wärmeentzug von 25 W/m². Beim Einsatz von Sonnenkollektoren würde man dafür etwa 150.000 m² benötigen, bei einem üblichen Wärmeentzug von 300 kWh/m²a.

Wärmetauscher nach dem m a x l o i d l v e r f a h r e n werden je nach Anwendungsfall individuell angefertigt und kosten nur einen Bruchteil von Wärmetauschern für Erdsonden.

Das m a x l o i d l v e r f a h r e n ermöglicht eine nachhaltige, umweltfreundliche Energieversorgung ohne Abhängigkeit von den fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Gas. Weltweit könnten so Milliarden Tonnen CO2 vermieden und der Klimawandel verlangsamt werden.

Für weitere Informationen besuchen sie bitte die Bereiche Verfahren, Patente, Kontakt

oder bayern-innovativ maxloidlverfahren

Comments
Comments Off on Die Idee
Categories
Uncategorized