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Godzieba, Janis Sebastian ; Schulz-Nigmann, Wolfgang

Wirtschaftlichkeitsuntersuchung eines thermomagnetischen Generators - Potentialanalyse einer in der Forschung befindlichen Technologie zur Verstromung von Abwärme

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Kurzfassung in Deutsch

Dieser Bericht hatte zum Ziel, die Wirtschaftlichkeit einer thermomagnetischen Kraftmaschine zu beurteilen. Die Kraftmaschine funktioniert mittels des thermomagnetischen Effekts, wobei sich das Rotormaterial je nach Temperatur ferro- oder paramagnetisch verhält. Durch gezieltes Ummagnetisieren kann in einem Magnetfeld ein Drehmoment erzeugt werden, welches zur Erzeugung von Strom genutzt wird. Das Gerät soll die Wärme aus dem Abgas eines Gas-Brennwertkessels beziehen. Um die Wirtschaftlichkeit zu beurteilen, wurde mittels der Tageslastgänge der VDI 4655 die Wärmemenge berechnet, die dem Gerät aus dem Abgas zur Verfügung steht. Daraus wurde unter Annahme verschiedener Wirkungsgrade der finanzielle Rückfluss der Investition berechnet. Als Ergebnis wurde mit diesen Daten ein wirtschaftlicher Höchstpreis ermittelt, den die Maschine maximal aufweisen darf, um sich für den Anwender zu lohnen. Unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Zielmarktes und zukünftiger Preisentwicklungen lautet das Ergebnis, dass die Technologie selbst bei einer Ausbeute des Carnot-Wirkungsgrades von 50% für die untersuchte Anwendung nicht marktfähig ist. Grund dafür ist die geringe zugeführte Wärmemenge und der schlechte Carnot-Wirkungsgrad aufgrund geringer Abgastemperaturen.

Kurzfassung in Englisch

The paper should analyze the economic efficiency of a thermomagnetic machine. The working principle is based on the thermomagnetic effect which is used to change the magnetic properties of the rotor by heating it up or cooling it down at certain points around a specific temperature. The effect causes the rotor to spin and the torsional moment is used to produce electricity. The heat for this generator is provided by a condensing gas boiler. The machine uses only the exhaust fumes of the condensing boiler. The heat that these exhaust fumes can provide is evaluated by using the VDI 4655 with its reference load profiles. With the assumption of different efficiency factors for the machine, the financial gain is evaluated. The result is a peak price which refers to the price that a customer would pay at the maximum. Under consideration of the circumstances at the target market and future price trends the result is clear: The thermomagnetic motor is not efficient enough to compete at the target market. Even with an electric output of 50% of the Carnot coefficient there is not enough output in the analyzed application. The main reason for this result is the low energy that the boiler provides through the exhaust und the relatively low temperatures which cause a low Carnot coefficient.

Freie Schlagwörter (Deutsch): Thermomagnetischer Generator , Brennwerttechnik , Abwärmenutzung , erneuerbare Energie
Freie Schlagwörter (Englisch): Thermomagnetic generator , condensing technology , waste heat recovery , renewable energy
Studiengang / zentr. Einrichtung: Wirtschaftsingenieurwesen
Dokumentart: Hochschulschriften
Schriftenreihe: WI-[Reports]
Bandnummer: 006
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2019
Publikationsdatum: 07.05.2019


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