Das Energiesystem der Zukunft baut auf Energie aus regenerativen Quellen. Das hat viele Vorteile, aber auch einen großen Nachteil – der Stromertrag wird stark schwanken, sowohl im Lauf eines Tages als auch über das ganze Jahr hinweg. Die Abteilung entwickelt die Mikrogasturbinentechnologie für genau diese Anwendungsfälle weiter.
Diese Schwankungen machen sich umso mehr bemerkbar, je größer das Verteilungsnetz und zugleich der Anteil der erneuerbaren Energien wird. Um diese Fluktuation auszugleichen, werden flexible und schadstoffarme dezentrale Kraftwerksanlagen auf Basis von Gasturbinen einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen und netzverträglichen Strom- und Wärmeversorgung leisten.
Vorteile von Mikrogasturbinen
In der Abteilung arbeiten wir an der Weiterentwicklung der Mikrogasturbinentechnologie, die in solchen dezentralen Kraftwerksanlagen zum Einsatz kommen kann. Gegenwärtig werden zur dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung überwiegend Blockheizkraftwerke auf Basis von Kolbenmaschinen bzw. Gasmotoren eingesetzt, weil ihr elektrischer Wirkungsgrad nach wie vor etwas höher ist als bei der Mikrogasturbinentechnologie.
Allerdings bietet die Mikrogasturbinentechnologie erhebliche Vorteile hinsichtlich der Brennstoffflexibilität, und das bei gleichzeitig bedeutend geringeren Schadstoffemissionen. In Mikrogasturbinen kann eine größere Bandbreite flüssiger und gasförmiger Brennstoffe eingesetzt werden. Weitere Vorteile der Mikrogasturbine sind die wesentlich längeren Wartungsintervalle, die geringen spezifischen Betriebs- und Instandhaltungskosten, die einfachere Bauweise und die geringen Lärmemissionen. Auf Grund der höheren Abgastemperaturen eignen sich Gasturbinen auch besser für die Erzeugung von Prozesswärme und -kälte.
Das Labor Technologie-Plattform Dezentrale Energien (TPDE) bietet die Möglichkeit, mehrere Gasturbinen unterschiedlicher Leistungsklassen und Anwendungen gleichzeitig zu untersuchen und weiterzuentwickeln.
Kombination von Mikrogasturbinen mit Hochtemperaturwärmespeicher
Wir möchten die am Markt befindlichen Systeme verbessern und entwickeln dafür neue Komponenten, um die elektrische Effizienz zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren. Wir entwickeln eigene Regelungskonzepte und optimieren die Betriebsweise der Systeme unter Berücksichtigung unterschiedlicher Einsatzszenarios und in Hinblick auf die Lebensdauer. Um weitere Einsatzgebiete für die Mikrogasturbinentechnologie zu erschließen, untersuchen wir innovative Gasturbinenkreisläufe und die Kombination mit anderen Technologien (z.B. Hochtemperaturspeicher, Wärmepumpen, Brennstoffzellen). Für eine Auslegung im Hinblick auf diese Entwicklungen nutzen wir unsere eigenen Simulationswerkzeuge. Für experimentelle Untersuchungen stehen uns eine Reihe an Laboren und Mikrogasturbinenprüfständen zur Verfügung, an denen wir die neuen Entwicklungen an realen Systemen untersuchen können.
Dank der Expertise im Bereich Gasturbinenverbrennung entwickeln wir in der Abteilung brennstoffflexible und schadstoffarme Brennkammern, um die Mikrogasturbinen noch robuster und flexibler zu machen. Dazu setzen wir auf Jet-stabilisierte Brennerkonzepte, die sich besonders gut skalieren lassen und sich deshalb für eine große Bandbreite an Leistungsklassen eignen. Für die Entwicklung stehen uns eine Reihe moderner Labore und Prüfstände zur Verfügung, in denen wir beispielsweise Brennersysteme unter atmosphärischen Bedingungen analysieren und optimieren.
Rolls-Royce M250 Gasturbine im Prüfstandsaufbau
Die Rolls-Royce M250 Gasturbine ermöglicht es, neuartige Konzepte für Fluggasturbinen experimentell zu erproben.
