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Energieversorgung

Schraubenverdichter werden in Zukunft immer wichtiger

Schraubenverdichter werden für die kostengünstige Erzeugung von Druckluft oder der Förderung von Prozessgasen verwendet. Derzeit versuchen Wissenschaftler und Ingenieure das Verdichtungsprinzip umzukehren und damit einen effizienten Motor als Energiewandler für Strom zu schaffen.

Dortmund (Deutschland). Schraubenmaschinen werden nicht nur für die Erzeugung von komprimierter Luft oder sogenannten Prozessgasen verwendet, ihre Einsatzgebiete reichen von Lader für Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen über Kompressoren bis hin zu Vakuumpumpen. Dank neuer Technologien und einer stetigen Weiterentwicklung sowie hohen Investitionen in die Forschung werden Schraubenmaschinen in Zukunft aber noch viel mehr können. „In der dezentralen Energieversorgung werden Schraubenmotoren im Leistungsbereich zwischen 100 kW bis 3.000 kW in Zukunft einen festen Platz finden“, so Professor Knut Kauder, Experte für Schraubenmaschinen der Universität Dortmund. So ist er überzeugt, dass in Zukunft Schraubenmaschinen auch bei Blockheizkraftwerken, Abwärmeverstromung, Abfall- und Reststoffverstromung, Deponiegasverstromung, thermischen Solarkraftwerken sowie bei Biomassekraftwerken eine tragende Rolle spielen werden.

Kauder, der an der Universität Dortmund für Fluidenergiemaschinen zuständig ist, fordert Amortisationszeiten von weniger als drei Jahren für die neuartigen Schraubenkompressoren. Besonders eigen werden sich dafür uniforme Schraubenmotoranlagen bzw. Baukastenmodule, wie sie beispielsweise bereits ganz ähnlich von der Aerzener Maschinenfabrik GmbH hergestellt werden.

Schraubenmotor ohne Verdampfer und Heißgasschraubenmaschinen

So befindet sich seit einiger Zeit ein neuartiger Schraubenmotor, der ganz ohne Verdampfer auskommt, in der Entwicklung, da er das Druckwasser erst im Zahnlückenraum verdampft. „Gerade Abwärmeströme lassen sich so mit hohen exergetischen Gütegraden in Wellenarbeit wandeln“, so Kauder. „Zudem verfügen diese Schraubenmotoren über eine wassergeschmierte Motorlagerung – also eine ölfreie Technik.“

Ein weiteres spannendes Motorkonzept sucht derzeit auch den Weg für industrielle Anwendungen. Die Gasscrew ist eine Heißgasschraubenmachine mit einem ähnlichen Antrieb wie Gasturbinen, jedoch mit verbesserten thermodynamischen Eigenschaften. So wird hier der Turbokompressor durch einen innen gekühlten Schraubenkompressor ersetzt und die Turbine durch einen Schraubenmotor mit oxydkeramischer Rotorbeschichtung.

Zudem wird derzeit intensiv an neuen Schraubenkompressoren geforscht, die sich mit und ohne Hilfsflüssigkeiten zu einem Lader (Supercharger) für Verbrennungsmotoren eignen. „Vor allem bei mechanisch angetriebenen Verdrängerladern verfügt der Schraubenlader über ein hohes Entwicklungspotential bei hohem Wirkungsgrad im Teillastbereich“, erklärt Kauder.

Eine weitere interessante Entwicklung ist die Schraubenmaschine mit compressorischer respektiver expansiver Wirkung, kurz Screw. Durch eine besondere Steuerung bildet sie eine Hybridmaschine, die von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben wird, während bestimmter Ladezustände aber als Motor wirkt und Wellenarbeit an die Motorkurbelwelle zurückspeist.

Auch im Bereich der Brennstoffzelle für Autos wird derzeit global nach einer optimalen Energieversorgung gesucht. Die Chancen, dass hier ein Schraubenlader in Kombination mit einem Schraubenmotor zum Einsatz kommen wird, stehen derzeit sehr gut.

Im Weg stehen hohen Kosten

So gut die neuen Technologien auch sind, einen Haken hat die Sache: „Für all diese Einsatzfälle steht der Schraubenmaschine der Produktionskostenfaktor im Weg, der ihre Verbreitung gerade auf dem Motorengebiet noch nicht schnell genug vorantreibt“, beklagt Kauder. So ist Kauder überzeugt, dass wie so häufig auch hier die Automobilindustrie eine wichtige Vorreiterrolle bei der kostengünstigen Massenfertigung übernehmen wird.

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