Untersuchung von Dampfturboladern zur Effizienzsteigerung durch Kopplung von Dampf- und Druckluftnetzen

Der Dampfturbolader soll das exergetische Potenzial der Druckreduzierung in Dampfnetzen im kleinen Leistungsbereich (<1 MW) erschließen und ohne den Umwandlungsschritt in elektrische Energie direkt Druckluft erzeugen. Diese Prozessoptimierungsoption als direkte Kopplung einer Axialturbine mit einem Radialverdichter wird in der vorliegenden Arbeit im Leistungsbereich von 50 kW bis 300 kW erstmalig untersucht. Hierzu wird ein Modell zur detaillierten dreidimensionalen Auslegung und Untersuchung von Dampfturboladern auf Basis von Surrogate-Models entwickelt und für zwölf typische Referenzfälle in Deutschland angewendet. Die Untersuchungen zeigen, dass der Einsatz eines Dampfturboladers einen ökonomischen Mehrwert für Unternehmen aufgrund einer signifikanten Betriebskosteneinsparung bietet. Darüber hinaus wurden in den betrachteten Fällen der Primärenergieaufwand um 34 % bis 42 % sowie der CO2-Ausstoß um 58 % bis 63 % gesenkt.