Nutzung von Abwärme aus Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme aus Kolben-Verbrennungsmotoren zur Erzeugung von elektrischem Strom unter Verwendung eines Kreisprozesses, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Antreiben des Kreislaufmediums zu einer Kreislaufströmung, - Betreiben eines Kolben-Verbrennungsmotors unter Zufuhr von Brennstoff und Luft, welche bei dem Betrieb zu Abgas verbrannt werden,

- übertragen von Wärme aus dem Abgas des Kolben-Verbrennungsmotors an das Kreisprozessmedium,

- Betreiben einer thermodynamischen Kraftanlage, insbesondere Turbine, an welcher das Kreisprozessmedium Arbeit verrichtet .

Ein derartiges Verfahren in ist bereits aus dem Artikel "Biogas effizient genutzt" aus BWK Bd. 58 (2006) Nr. 6, S. 8 u. 9 bekannt. Dort ist in die Nutzung von Abwärme eines mit Biogas betriebenen Gas-Otto-Motors durch einen Kreisprozess mit einem organischen Kreisprozessmedium beschrieben. Als ein Kreisprozess wird der so genannte "Organic-Rankine- Cycle" (ORC) verwendet.

Nachteilig an dem ORC ist die Verwendung des organischen Kreisprozessmediums, etwa eines Silikonöls, da gerade bei der Nutzung von Biogas als Brennstoff für den Kolben-Verbrennungsmotor der Betrieb das Verbrennungsmotors häufig in einfacher Umgebung, etwa auf Bauernhöfen, erfolgt. Dabei stellt die Verwendung organischer Kreisprozessmedien erhöhte Anforderungen an die Anlage zur Nutzung der Abwärme von Kolben-Verbrennungsmotoren, was eine unerwünscht hohe Barriere gegen die Nutzung von Abwärme aus mit Biogas betriebenen Verbrennungsmotoren darstellt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren bereitzustellen, welches einfach und sicher auch und gerade in einer Umgebung mit normalem bis niedrigem technologischem Standard betrieben werden kann - sozusagen in einer Low-Tech-Umgebung.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei welchem der Kreisprozess ein Clausius-Rankine-Kreisprozess ist, bei dem Wasser in flüssigen und dampfförmigen Aggregatszuständen als Kreisprozessmedium verwendet wird.

Dabei ist zu beachten, dass in der Fachwelt gerade die Verwendung von Wasser beziehungsweise Wasserdampf als Kreisprozessmedium zur Nutzung von Abwärme eines Abgases eines Kolben-Verbrennungsmotors als ungeeignet galt, gerade bei mit Biogas betriebenen Motoren. Es ist das Verdienst des Erfinders der vorliegenden Erfindung, sich über dieses

Vorurteil hinweggesetzt zu haben. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat sogar festgestellt, dass mit dem mit Wasser beziehungsweise Wasserdampf betriebenen Clausius-Rankine-Kreisprozess ein deutlich höherer Gesamtwirkungsgrad als mit dem bisher verwendeten ORC-Prozess erzielbar ist. In dem oben genannten Artikel ist nämlich der elektrische

Wirkungsgrad einer mit dem ORC-Prozess betriebenen Anlage mit maximal 45% angegeben. Demgegenüber können, bei geeigneter Prozessführung, mit dem Clausus-Rankine-Kreisprozess (CRC-Prozess) Wirkungsgrade von bis zu 52% erzielt werden.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung ausgesagt ist, das Wasser als Kreisprozessmedium in flüssigen und dampfförmigen Aggregatszuständen verwendet wird, so soll lediglich zum Ausdruck gebracht werden, dass das Wasser an wenigstens einer Stelle des Kreisprozesses in flüssiger Form vorliegt und an wenigstens einer Stelle des Kreisprozesses zumindest auch in dampfförmiger Form vorliegt. Dabei können die Stellen flüssigen und dampfförmigen Aggregatszustands dieselben sein, etwa wenn das Wasser einen thermodynamischen Zustand aufweist, der in desssen Zwei-Phasen-

Gebiet im Temperatur-Entropie-Diagramm (T-s-Diagramm) liegt.

Den größtmöglichen Wirkungsgrad kann man dadurch erhalten, dass Wärme aus dem Abgas in wenigstens einem Wärmetauscher unmittelbar an das Kreisprozessmedium übertragen wird. Dabei kann die Abwärme des Abgases möglichst verlustfrei an das Kreisprozessmedium übertragen werden.

Zwar ist grundsätzlich denkbar, in einem sehr einfachen und nicht bevorzugten Fall lediglich einen einzigen Wärmetauscher zu verwenden, in welchem Wärme von dem Abgas unmittelbar zu dem Kreisprozessmedium übertragen wird. Dies wäre in diesem Fall ein Verdampfer-Wärmetauscher. Für eine möglichst gute Ausnutzung der Abwärme des Abgases ist es jedoch vorteilhaft, wenn Abgas nacheinander eine Mehrzahl von Wärmetauschern durchströmt, wobei in jedem durchströmten Wärmetauscher Wärme vom Abgas an das Kreisprozessmedium abgegeben wird.

Dabei kann eine grundlegende Funktionalität des CRC-Prozesses sichergestellt werden, wenn Abgas wenigstens einen Verdampfer- Wärmetauscher und anschließend einen Economizer-Wärmetauscher durchströmt. Das Abgas durchströmt in seiner Strömungsrichtung dabei zuerst den Verdampfer-Wärmetauscher und danach den Economizer- Wärmetauscher, wohingegen das Kreisprozessmedium in seiner Strömungsrichtung zuerst den Economizer-Wärmetauscher und anschließend den Verdampfer-Wärmetauscher durchströmt. Dadurch kann Wasser als Kreisprozessmedium ausgehend vom flüssigen Aggregatszustand effektiv erwärmt und in den Zwei-Phasen-Zustand bis hin zum Sattdampfzustand überführt werden.

Im hier diskutierten bevorzugten Fall einer bevorzugten unmittelbaren übertragung von Wärme vom Abgas auf das Kreisprozessmedium kann jedoch aufgrund des hohen Wärmeinhalts des Abgases dieses auch einem überhitzer-Wärmetauscher zugeführt werden, so dass das

Kreisprozessmedium als überhitzter Dampf, vorzugsweise schwach überhitzter Dampf am Ausgang des überhitzer-Wärmetauscher vorliegt. Dadurch ist die Menge an Arbeit größer, welche das Kreisprozessmedium an der thermodynamischen Kraftanlage, etwa durch Entspannung in einer Turbine, zu leisten vermag.

Dabei hat sich für einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig einfacher Anlagengestaltung und Prozessführung als besonders vorteilhaft herausgestellt, das Kreisprozessmedium lediglich schwach zu überhitzen und an der thermodynamischen Kraftanlage (bei Betrachtung im T-s- Diagramm) in das Zwei-Phasen-Gebiet in die Nähe der Sattdampflinie zu entspannen. Damit ist insbesondere ein Bereich von 70% bis 95% Dampfgehalt, besonders bevorzugt 85% Dampfgehalt, gemeint.

Alternativ zu der gerade beschriebenen Ausgestaltung des Verfahrens kann es unter Umständen unmöglich sein, das heiße Abgas und das Kreisprozessmedium in einem Wärmetauscher Wärme austauschen zu lassen. Dies kann etwa dann der Fall sein, wenn sich der Kolben- Verbrennungsmotor und der Kreisprozess an räumlich weit auseinanderliegenden Orten befinden. In solchen Fällen kann daran gedacht sein, dass Wärme aus dem Abgas an ein Zwischenmedium, vorzugsweise ein Thermoöl, übertragen wird und von diesem weiter an das Kreisprozessmedium übertragen wird. Dann wird außerdem in vorteilhafter Vereinfachung der Anlagentechnik nur ein Wärmetauscher für den Wärmeübergang vom Abgas auf ein Medium benötigt. Analog zur obigen Darstellung kann zur Steigerung des Wirkungsgrads das Verfahren derart ausgeführt werden, dass das durch Aufnahme von Wärme aus dem Abgas erwärmte Zwischenmedium nacheinander eine Mehrzahl von Wärmetauschern durchströmt, wobei in jedem durchströmten Wärmetauscher Wärme vom Zwischenmedium an das Kreisprozessmedium abgegeben wird. Dabei ist vorteilhafter Weise aus den oben bereits genannten Gründen vorgesehen, dass das erwärmte Zwischenmedium einen Verdampfer-Wärmetauscher und anschließend einen Economizer-

Wärmetauscher durchströmt.

Außerdem entwickelt eine Kolben-Verbrennungsmotor während seines Betriebs Betriebswärme, welche üblicherweise durch ein Kühlmittel, wie etwa Kühlwasser, abgeführt wird. Der Wirkungsgrad der Anlage kann weiter erhöht werden sein, wenn das durch Aufnahme von Betriebswärme des Kolben-Verbrennungsmotors erwärmte Kühlmittel Wärme an das Kreisprozessmedium abgibt. Dabei hat sich herausgestellt, dass das besonders vorteilhaft ist, wenn Wärme des Kühlmittels an einer Stelle des Kreisprozesses an das Kreisprozessmedium übertragen wird, welche zwischen zwei übertragungsstellen gelegen ist, an denen vom Abgas stammende Wärme, also entweder unmittelbar oder mittelbar über ein Zwischenmedium, an das Kreisprozessmedium übertragen wird. Als besonders geeignete Stelle zur übertragung von Kühlmittelwärme an das Kreisprozessmedium hat sich dabei eine Stelle erwiesen, welche in Strömungsrichtung des Kreisprozessmediums zwischen dem Economizer-Wärmetauscher und dem Verdampfer- Wärmetauscher gelegen ist.

Im Hinblick auf eine möglichst geringe Umweltbelastung ist es vorteilhaft, den Kolben-Verbrennungsmotor in einem stationären Betriebszustand zu halten, also mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl. Als Brennstoff ist aus Kostengründen und aus Gründen des Umweltschutzes vorzugsweise an einen Biokraftstoff gedacht, insbesondere an ein Biogas, wie es in landwirtschaftlichen Betrieben kostengünstig in Silospeichern entsteht. Grundsätz- lieh kann der Kolben-Verbrennungsmotor jedoch mit jedem beliebigen geeigneten Kraftstoff betrieben werden.

Mit dem entwickelten Verfahren kann Abwärme in einem Temperaturbereich zwischen 180 ⁰ C und 500 ⁰ C zur Stromerzeugung genutzt werden.

Dies ist insbesondere für stationäre Verbrennungsmotoren (Kolbenmotoren) mit biogenen Brennstoffen (Pflanzenöl, Biogas) oder fossilen Brennstoffen (Erdgas, Dieselöl, Benzin) von Bedeutung. Die Abgastemperatur bewegt

sich dabei nach Angaben von Herstellern derartiger Motoren zwischen 400 ⁰ C und 500 ⁰ C ₁ im Mittel ca. 450°C, weshalb es sich bei diesem Temperaturbereich im einen bevorzugten Betriebstemperaturbereich des hier vorgeschlagenen Verfahrens handelt.

Es ergeben sich jedoch darüber hinaus noch weitere Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere die Nutzbarmachung industrieller Abwärme, wobei sich hier die Untergrenze der nutzbaren Abwärmetemperatur systembedingt im Bereich von 170 ⁰ C oder bevorzugt von 18O ⁰ C bewegt.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lässt sich nach den Berechnungen des Anmelders der elektrische Gesamtwirkungsgrad beispielsweise eines Verbrennungsmotors von 40% durch Anwendung der hier beschriebenen Abwärmenutzung auf bis zu 55% steigern.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Es stellt dar:

Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem Wärme vom Abgas eines Verbrennungsmotors unmittelbar an das Kreisprozessmedium übertragen wird,

Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens, bei welchem Wärme vom Abgas eines Verbrennungsmotors mittelbar über ein Zwischenmedium an das Kreisprozessmedium übertragen wird,

Figur 3 ein T-s-Diagramm des Kreisprozesses der ersten Ausführungs- form, und

Figur 4 ein T-s-Diagramm des Kreisprozesses der zweiten Ausführungsform.

In Figur 1 ist eine Anlage zur Nutzung der Abwärme eines stationär betriebenen Verbrennungsmotors zur Stromerzeugung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfasst den stationär betriebenen Verbrennungsmotor 12, im dargestellten Beispiel einen Gas-Otto-Verbrennungsmotor. Dieser wird über eine Brennstoffleitung 14 Biogas als Brennstoff und über eine Luftleitung 16 Luft zugeführt. In dem Kolben-Verbrennungsmotor 12 werden das Biogas und die Luft in den Kolben-Brennräumen verbrannt und die Verbrennungsprodukte als Abgas über eine Abgasleitung 18 ausgestoßen.

Das Abgas in der Abgasleitung 18 wird in sehr heißem Zustand, mit einer Temperatur von zwischen 15O ⁰ C und 200 ⁰ C, vorzugsweise von circa 180 ⁰ C, einem überhitzer-Wärmetauscher 20 zugeführt. Dort gibt das Abgas Wärme an das den überhitzer-Wärmetauscher 20 dampfförmig durchströmende Wasser als das Kreisprozessmedium des weiter unten beschriebenen Kreisprozesses ab. Das Wasser, in dem hier betrachteten Kreisprozessabschnitt genauer der Wasserdampf, als das Kreisprozessmedium wird somit in dem überhitzer-Wärmetauscher 20 überhitzt und tritt aus diesem in der Dampfleitung 22 als schwach überhitzter Dampf aus.

Die Kreisprozess-Anlage ist in Figur 1 allgemein mit 24 bezeichnet. Ausgehend von der Dampfleitung 22 wird der überhitzte Dampf einer Turbine 26 zugeführt und in dieser entspannt. Er tritt besonders bevorzugt als Nassdampf mit einem Dampfgehalt von circa 85% aus der Turbine 26 wieder aus und wird im Kondensator 28 in an sich bekannter Weise zu im Wesentlichen flüssigen Wasser kondensiert. Das so kondensierte flüssige Kreisprozessmedium wird über die Speisewasserleitung 30 der Speisewasserpumpenanlage 32 zugeführt, wo es auf ein höheres Druckniveau angehoben wird, auf welchem es nacheinander eine Mehrzahl von Wärmetauschern durchläuft, bis es schließlich wieder als schwach überhitzter Sattdampf in der Dampfleitung 22 erneut der Turbine 26 zugeführt wird.

Nacheinander durchläuft das Kreisprozessmedium ausgehend von der Speisewasserpumpenanlage 32 einen Economizer-Wärmetauscher 34 einen Motor-Kühlmittel-Wärmetauscher 36 und einen Verdampfer-Wärmetauscher 38 sowie den zuvor bereits beschriebenen überhitzer-Wärmetauscher 20.

Das Abgas des Verbrennungsmotors 12 tritt aufgrund der Wärmeabgabe an das dampfförmige Kreisprozessmedium im überhitzer-Wärmetauscher 20 mit einer um circa 10 K geringeren Temperatur als am Wärmetauschereinlass aus dem überhitzer-Wärmetauscher 20 aus und tritt in den Verdampfer-Wärmetauscher 38 ein. Dort gibt es Wärme an das in flüssigem Aggregatszustand in den Verdampfer-Wärmetauscher 38 eintretende Kreisprozessmedium ab, wodurch das Kreisprozessmedium wenigstens teilweise verdampft wird. Vorzugsweise tritt das Kreisprozessmedium als Sattdampf aus dem Verdampfer-Wärmetauscher 38 aus. Durch die wenigstens teilweise Verdampfung von Kreisprozessmedium und die hierzu notwendige Verdampfungsenthalpie ist der Wärmeübertrag vom Abgas auf das Kreisprozessmedium im Verdampfer-Wärmetauscher erheblich größer als im überhitzer- Wärmetauscher 20. Das Abgas tritt um circa 80 bis 110 K, vorzugsweise um 100 K kälter aus dem Verdampfer-Wärmetauscher 38 aus als es in diesen eintritt.

Von dem Verdampfer-Wärmetauscher 38 ausgehend wird das nun circa 60 bis 80 ⁰ C warme Abgas in den Economizer-Wärmetauscher 34 eingeleitet, wo es das von der Speisewasserpumpenanlage 32 kommende kühle Kreisprozessmedium vorerwärmt. Das Kreisprozessmedium tritt mit einer Temperatur von 30 bis 35°C, vorzugsweise ca. 33 ⁰ C, in den Economizer- Wärmetauscher 34 ein und verlässt diesen mit einer Temperatur von circa 6O ⁰ C. Das Abgas verlässt den Economizer-Wärmetauscher 34 mit einer Temperatur von circa 40 ⁰ C und wird über einen Abgasventilator in die Umgebung abgelassen.

Zwischen dem Economizer-Wärmetauscher 34 und dem Verdampfer- Wärmetauscher 38 wird circa 85°C bis 95°C, vorzugsweise 90 ⁰ C, heißes Kühlmittel aus dem Verbrennungsmotor 12 dem Motor-Kühlmittel- Wärmetauscher 36 zugeführt, wo es unter Abgabe von Wärme an das Kreisprozessmedium um circa 20 K abgekühlt wird und dem Verbrennungsmotor 12 wieder zugeführt wird.

Die Temperaturerhöhung des Kreisprozessmediums während der Durchströmung des Motor-Kühlmittel-Wärmetauschers 36 beträgt idealerweise ebenfalls 20 K, kann aufgrund von üblichen Verlusten jedoch einige Kelvin geringer ausfallen.

Mit der in Figur 1 gezeigten Anlage kann zusätzlich zu der an der Motorwelle des Verbrennungsmotors 12 abgreifbaren Energie Energie aus der im Abgas des Verbrennungsmotors 12 enthaltenen Wärme gewonnen werden. Dabei wird ein elektrischer Gesamtwirkungsgrad von circa 52% erreicht.

In Figur 2 ist eine zweite Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise einer Anlage gezeigt, mit welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt werden kann. Gleiche Bauteile beziehungsweise Baugruppen wie in der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung ausdrücklich Bezug genommen wird, sind in Figur 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100. Figur 2 wird im folgenden lediglich insofern beschrieben werden, als sie sich von Figur 1 unterscheidet.

Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird in der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsform die Wärme des Abgases aus der Abgasleitung 118 in Wärmetauschern nicht unmittelbar an das Kreisprozessmedium übertragen, sondern wird in einem Zwischenmedium- Wärmetauscher 150 an ein Thermoöl als Zwischenmedium übertragen. Das Thermoöl wird durch eine Thermoöl-Pumpe 152 in einer Thermoöl- Kreislaufleitung 154 umgepumpt.

Nach dem Durchlauf des Abgases durch den Zwischenmedium- Wärmetauscher 150 wird es durch den Abgasventilator 140 in die Umgebungsluft abgeblasen. Wiederum tritt das Abgas aus der Abgasleitung 118 mit einer Temperatur von circa 170 bis 190 ⁰ C, vorzugsweise 180 ⁰ C, in den Zwischenmedium-Wärmetauscher 150 ein und verlässt diesen mit einer Temperatur von circa 40 bis 60°C, vorzugsweise von 45 bis 50 ⁰ C. Das Thermoöl wird beim Durchgang durch den Zwischenmedium- Wärmetauscher 150 von einer Temperatur von circa 35 bis 45°C, vorzugsweise 40 ⁰ C, auf eine Temperatur von circa 160 bis 180 ⁰ C, vorzugsweise 17O ⁰ C erwärmt. Mit dieser Temperatur tritt das Thermoöl in den Verdampfer-Wärmetauscher 138 ein. Aufgrund der mittelbaren Wärmeübertragung von Wärme vom Abgas auf das Kreisprozessmedium weist die in Figur 2 dargestellte Kreisprozess-Anlage 124 keinen überhitzer- Wärmetauscher auf.

Das Kreisprozessmedium wird in der zweiten Ausführungsform lediglich als Sattdampf in die Turbine 126 eingeleitet.

Nachdem das Thermoöl den Verdampfer-Wärmetauscher 138 unter Abgabe von Wärme an das Kreisprozessmedium verlassen hat, tritt es in den Economizer-Wärmetauscher 134 ein, wo es das zum Verdampfer- Wärmetauscher 138 hin strömende Kreisprozessmedium vorerwärmt.

Nach dem Durchlauf durch den Economizer-Wärmetauscher 134 wird das Thermoöl zur erneuten Wämeaufnahme durch den Zwischenmedium- Wärmetauscher 150 geleitet, usw.

In Figur 3 ist ein T-s-Diagramm des Kreisprozessmediums (Wasser) des Clausius-Rankine-Kreisprozesses der ersten Ausführungsform von Figur 1 dargestellt.

In der Abszissenrichtung ist nach rechts ansteigend die Entropie s

aufgetragen, in der Ordinatenrichtung ist nach oben ansteigend die Temperatur T aufgetragen. Weiterhin ist in dem T-s-Diagramm ein Gebiet 60 gezeigt, in welchem Wasser ausschließlich flüssig vorliegt, ist ein Zwei- Phasen-Gebiet 62 gezeigt, in welchem Wasser sowohl flüssig als auch dampfförmig vorliegt, wobei der Dampfgehalt von links nach rechts in Figur 3 von 0% bis 100% (bei der Sattdampflinie 64) ansteigt, sowie ein Gebiet 66 gezeigt, in welchem Wasser ausschließlich dampfförmig, genauer als überhitzter Dampf vorliegt. Mit KP ist der kritische Punkt von Wasser bezeichnet, welcher bekanntermaßen bei einem Absolutdruck von 220,55 bar und einer Temperatur von 373,98°C liegt.

Die Betrachtung des Kreisprozesses der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt nach der Speisewasserpumpenanlage 32 bei Punkt A im Gebiet 60 der flüssigen Phase des Wassers. Durch die Wärmetauscher 34 und 36 wird das Wasser als Kreisprozessmedium erwärmt bis zum Punkt B, welcher am Rande des Zwei-Phasen-Gebietes 62 zum Gebiet 60 der flüssigen Phase gelegen ist.

Ausgehend von dem Punkt B, welcher etwa bei einer Temperatur von 165 ⁰ C und bei einem Absolutdruck von circa 7 bar gelegen ist, wird das Wasser im Verdampfer-Wärmetauscher 38 bis zum Zustand des Sattdampfes (Punkt C) isobar und isotherm verdampft. Anschließend wird das dampfförmige Wasser im überhitzer-Wärmetauscher 20 bis zum Punkt D, bei circa 170 ⁰ C idealerweise isobar überhitzt. Von Punkt D ausgehend wird das Wasser in das Nassdampfgebiet, das heißt in das Zwei-Phasen-Gebiet 62 bis zu einem Dampfgehalt von circa 85% in der Turbine entspannt und verrichtet dabei Arbeit.

Nach der Entspannung in der Turbine ist der Punkt E erreicht, welcher bei einer Temperatur von circa 33°C und einem Absolutdruck von 50 mbar liegt. Die genannten Werte des Wassers in Punkt E werden durch den Kondensator 28 vorgegeben.

Im Kondensator 28 wird das Wasser ausgehend von Punkt E isobar und isotherm kondensiert bis bei Punkt F das gesamte Wasser wieder flüssig vorliegt. Die Speisewasserpumpenanlage 32 hebt dann den Druck des flüssigen Kreisprozessmediums idealerweise isentrop unter Erhöhung der Temperatur T zum Punkt A an, woraufhin das Kreisprozessmedium den Kreisprozess erneut durchläuft.

In Figur 4 ist das T-s-Diagramm des Kreisprozessmediums (Wasser) des Clausius-Rankine-Kreisprozesses der zweiten Ausführungsform von Figur 2 dargestellt. Die Darstellung des Kreisprozesses in T-s-Diagramm entspricht im Wesentlichen jener von Figur 3. Analoge Punkte im Kreisprozess von Figur 4 sind mit gleichen Großbuchstaben wie jene von Figur 3 bezeichnet, jedoch versehen mit einem Apostroph. Gleiche Gebiete oder Linien wie in Figur 3 sind in Figur 4 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100. Die Punkte E ¹ und F ¹ , welche durch den verwendeten Kondensator vorgegeben sind, sind mit den Punkten E und F von Figur 3 identisch.

Da durch das Thermoöl als Zwischenmedium in dem Economizer- Wärmetauscher 134 weniger Wärme an das Kreisprozessmedium abgegeben wird als in der ersten Ausführungsform, befindet sich der Punkt B ¹ auf einem niedrigeren Temperaturniveau als der entsprechende Punkt B von Figur 3, nämlich bei circa 160 ⁰ C und einem Absolutdruck von etwas über 6 bar. Bei diesen Werten wird das Wasser durch den Verdampfer- Wärmetauscher 138 isobar und isotherm verdampft. Da in der zweiten

Ausführungsform eine überhitzung fehlt, wird das Kreisprozessmedium als Sattdampf von Punkt C aus in der Turbine 126 in das Zwei-Phasen-Gebiet 162 zu Punkt E' entspannt. Dabei endet die Entspannung vorzugsweise wiederum bei einem Dampfgehalt von circa 85%. Es ist aus einem Vergleich der beiden Diagramme der Figuren 3 und 4 leicht erkennbar, dass das

Kreisprozessmedium in dem Kreisprozess der ersten Ausführungsform mehr Arbeit leistet als im Kreisprozess der zweiten Ausführungsform.