Technikum - Mikrogasturbinen-Prüfstand Turbec T100



 Schnittbild durch die Mikrogasturbine
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Die Mikrogasturbine dient zur Weiterentwicklung von Gasturbinenverbrennungssystemen. Im Fokus der Forschungsaktivitäten stehen hierbei die Schadstoffminimierung sowie die Analyse der Zuverlässigkeit von technischen Verbrennungssystemen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt stellt die Brennstoffflexibilität hinsichtlich konventionellen und alternativen flüssigen und gasförmigen Brennstoffe dar.

Die unter realen technischen Bedingungen gewonnenen experimentellen Daten werden zur Validierung der numerischen Simulation verwendet. Weiterhin ist die Mikrogasturbine eine zentrale Versuchsanlage zur Erforschung und Umsetzung verschiedener Anlagenkonzepte zur nachhaltigen dezentralen Energiebereitstellung sowie eines Hybrid-Kraftwerks bestehend aus Hochtemperaturbrennstoffzelle und Gasturbine.

Anlagenkurzbeschreibung

 Mikrogasturbinen-Prüfstand im Technikum des Instituts für Verbrennungstechnik
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Die Umgebungsluft wird bei der Turbec T100 mittels eines Radialverdichters verdichtet. Hierbei beträgt das Druckverhältnis 4,5:1 (Volllast). Um den elektrischen Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen wird ein Rekuperatur verwendet, in dem die verdichtete Luft auf etwa 600°C vorgewärmt wird. Anschließend wird die Luft der Brennkammer zugeführt. In der Brennkammer wird das mager vorgemischte Luft/Brennstoffgemisch verbrannt. Die Turbineneintrittstemperatur beträgt etwa 950°C und die Turbinenaustrittstemperatur 645°C. Die Turbine, der Verdichter und der elektrische Generator befinden sich auf einer Welle. Die Drehzahl der Welle beträgt max. 70.000 Umdrehungen pro Minute. Zur Erzeugung des elektrischen Stroms wird ein Permanentmagnetgenerator verwendet. Zum Starten der Mikrogasturbine wird dieser als Motor betrieben. Der durch den Generator erzeugte hochfrequente Wechselstrom wird mittels der Leistungselektronik in die gewünschte Netzfrequenz und Netzspannung konvertiert. Um die Gesamteffizienz der Anlage zu erhöhen, ist es möglich, die verbleibende thermische Energie im Abgas der Mikrogasturbine auszukoppeln.

Zur Untersuchung der dynamischen Verbrennungsvorgänge wird eine optisch zugängliche Brennkammer zur Durchführung von laserbasierten Messungen eingesetzt.

Das Labor ist zur Versuchsdurchführung mit brennbaren Gasen mit sicherheitstechnischen Anlagen ausgestattet. Um die Versorgung der verschiedenen Brenngase zu gewährleisten, wird eine Synthesegasanlage eingesetzt, die die entsprechende Gasmischung, direkt vor Einspeisung in die Mikrogasturbine, aus diversen Einzelgasen (wie z.B. H2, O2, CH4, CO, CO2 u.a.) zusammenstellt.

Zudem können die Emissionen der Mikrogasturbine mittels einer Abgasanalyse im Hinblick auf den Restgehalt an O2, den Wassergehalt und die Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen (UHCs), CO, CO2, NO und NO2 kontinuierlich gemessen werden. Zur Erfassung der Flammenform, -ausbreitung und –lage steht eine OH* Chemilumineszenz Kamera zur Verfügung. Darüber hinaus werden Laser-basierte Verfahren der Abteilung für Verbrennungsdiagnostik zur detaillierteren Betrachtung der Strömungs- und Verbrennungsvorgänge verwendet.


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Technisches Datenblatt Mikrogasturbine (http://www.dlr.de/vt/desktopdefault.aspx/tabid-3084/4663_read-6810/usetemplate-print/)