MGT-Systeme-Prüfstand beim DLR-Institut für Verbrennungstechnik
Der Prüfstand besteht im Kern aus einer Mikrogasturbine, einem Hochtemperaturluftvorwärmer und verschiedenen Mischungssträngen. Er dient zur Emulation der Kopplung einer Mikrogasturbine mit verschiedenen Hochtemperaturprozessen.
Je mehr das Energiesystem aus erneuerbaren Quellen gespeist wird, desto wichtiger wird eine flexible Bereitstellung von Strom und Wärme. Im Projekt Joule-Flex erforschen das Institut für Technische Thermodynamik und das Institut für Verbrennungstechnik gemeinsam Systeme auf der Basis von Joule- bzw. Brayton-Prozessen zur flexiblen Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte.
Für den anstehenden Umstieg auf Wärme, die mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird, sind effiziente und betriebsflexible Lösungen für Power-to-Heat-Technolgoien sowie alternative Brennstoffe in zentralen und dezentralen Anwendungen notwendig. Strom-Wärme-Strom-Systeme eröffnen hier sektorenübergreifend große Potenziale. Zwei hierfür favorisierte Technologien unterschiedlicher Leistungsklassen basieren auf
Mikrogasturbinen mit einem systemisch integrierten und elektrisch beheizten Feststoff-Wärmespeicher sowie
große Carnotbatterien, die auf dem Brayton-Prozess basieren
Die Mikrogasturbine mit integriertem elektrisch beheiztem Feststoff-Wärmespeicher eröffnet durch ihren dezentralen Ansatz und durch die Brennstoffflexibilität große Marktpotenziale für gewerbliche Kraft-Wärme-Kopplung-Anwendungen sowie die Anwendung in Wohnquartieren.
Große Carnotbatterien, die auf dem Brayton-Prozess basieren, bieten durch ihre kraftwerkstypische Größe eine höhere Flexibilität und Effizienz für Industrieanwendungen und Netzstabilität.
Eine erfolgreiche Weiterentwicklung der beiden Technologien hin zur experimentellen Erprobung und Untersuchung der Systemdynamik sind daher Kerninhalte des Projekts Jouleflex. Für die speichergestützte Mikrogasturbine umfasst dies die Entwicklung einer lastflexiblen Brennkammer, einer induktiven Hochtemperatur-Elektroheizung für den Feststoffspeicher sowie eine ganzheitliche, experimentelle Erprobung via virtueller Kopplung der Teilsysteme.
Zentrale Forschungs- und Entwicklungsaufgaben für uns sind hier:
Entwicklung einer Brennkammer mit variabler Blendengeometrie (integrierter Hochtemperatur-Ventilmechanismus zur lastunabhängigen dynamischen Anpassung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses im Brennraum für geringe Schadstoffemissionen über einen weiten Betriebsbereich) zur signifikanten Reduktion der Abgasemissionen über den gesamten Lastbereich einer Mikrogasturbine und Vorwärmbereich des Hochtemperatur-Wärmespeichers
Prozesssimulationen zur Untersuchung der erfolgversprechendsten Wege, Hochtemperaturspeicher in Mikrogasturbinen zu integrieren
Aufbau und Betrieb von aufeinander abgestimmten Mikrogasturbinen- und induktiv beheizten Hochtemperaturspeicherprüfständen zur Demonstration des virtuell gekoppelten Betriebs
