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Integrated design of working fluid and organic Rankine cycle utilizing transient exhaust gases of heavy-duty vehicles

Schilling, Johannes und Eichler, Katharina und Kölsch, Benedikt und Pischinger, Stefan und Bardow, André (2019) Integrated design of working fluid and organic Rankine cycle utilizing transient exhaust gases of heavy-duty vehicles. Applied Energy, 255 (113207). Elsevier. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.05.010. ISSN 0306-2619.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919308645?via%3Dihub

Kurzfassung

Heavy-duty vehicles waste a major part of their fuel energy in the exhaust gas. To recover energy from the exhaust gas, Organic Rankine Cycles are a promising technology. However, both, the Organic Rankine Cycle and its working fluid have to be tailored to the transient energy input by the exhaust gas. For this purpose, we developed the so-called 1-stage Continuous-Molecular Targeting - Computer-aided Molecular Design (1-stage CoMT-CAMD) method. 1-stage CoMT-CAMD integrates the design of novel working fluids as degree of freedom into the process optimization. However, so far, 1-stage CoMT-CAMD is limited to a nominal operating point. In this work, we enable the integrated design for transient heat sources by combining 1-stage CoMT-CAMD with aggregation techniques. Aggregation techniques allow us to represent the many operating points due to the transient heat source by a few aggregated operating points serving as input for the integrated design. A subsequent assessment of the identified working fluids ensures safety and environmental friendliness. The resulting algorithm is applied to the design of an Organic Rankine Cycle on heavy-duty vehicles using the VECTO long haul cycle to characterize the transient exhaust gas. For this case study, 6 aggregated operating points are sufficient to represent the transient exhaust gas accurately. The optimal identified working fluid is ethyl formate and increases the net power output by 30% compared to the commonly used working fluid ethanol.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130036/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Integrated design of working fluid and organic Rankine cycle utilizing transient exhaust gases of heavy-duty vehicles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schilling, JohannesRWTH AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eichler, KatharinaRWTH AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kölsch, Benediktbenedikt.koelsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3564-9822NICHT SPEZIFIZIERT
Pischinger, StefanRWTH AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bardow, AndréRWTH AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Dezember 2019
Erschienen in:Applied Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:255
DOI:10.1016/j.apenergy.2019.05.010
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Science Direct
ISSN:0306-2619
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Integrated process and fluid design; Computer-aided molecular design; PC-SAFT; Aggregation technique; CoMT-CAMD
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen
HGF - Programmthema:Methoden und Konzepte für Materialentwicklung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialien für die Energietechnik (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:20 Nov 2019 15:19
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:54

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