Gasturbinen



Leitung: Dr.-Ing. Andreas Huber

 Hybrid-Kraftwerksversuchsanlage
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In Deutschland soll mit der Energiewende die Energieversorgung klima- und umweltverträglicher gestaltet und die Abhängigkeit von Energieimporten reduziert werden. Gleichzeitig soll die Energieversorgung bezahlbar und verlässlich bleiben. Im Strommarkt soll hierbei der Anteil des aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms bis 2035 auf 55 bis 60% gesteigert werden (Ziel 2050: 80%). Zugleich sollen bis zum Jahr 2050 die Treibhausgasemissionen um 80 - 95% gegenüber 1990 reduziert werden.

Auf Grund der hohen Fluktuation der erneuerbaren Stromerzeugung insbesondere von Wind- und PV-Anlagen muss aber nach wie vor fast die gesamte nötige gesicherte Leistung (Anteil 2030 > 80%; 2050: 75%) durch konventionelle Kraftwerke erbracht werden. Weiterhin sollen zur Emissionsverringerung 25% der Stromerzeugung bis 2020 durch die Kraft-Wärme-Kopplung bereitgestellt werden.

Unter diesen Randbedingungen sind zum einen eine konsequente Erhöhung der Effizienz der Energieumwandlung und die Nutzung alternativer Brennstoffe bei gleichzeitiger Minimierung des Schadstoff- und CO2-Ausstosses von entscheidender Bedeutung. Zum anderen müssen konventionelle Kraftwerke eine deutliche Erhöhung der Flexibilität in Bezug auf die Reduktion der minimalen Teillast und die Erhöhung der Laständerungsgeschwindigkeiten erreichen, um eine effiziente Einbindung der erneuerbaren Energieerzeugung zu gewährleisten.

Zur erfolgreichen Umsetzung dieser ambitionierten Ziele können hocheffiziente, hochflexible und schadstoffarme dezentrale gasturbinenbasierte Kraftwerksanlagen zur nachhaltigen und netzverträglichen Strom- und Wärmeerzeugung einen entscheidenden Beitrag leisten.

 Atmosphärischer Mikrogasturbinen-Brennerprüfstand
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Gegenwärtig werden zur dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung überwiegend Blockheizkraftwerke auf Basis von Kolbenmaschinen, bzw. Gasmotoren eingesetzt. Im Vergleich zur Mikrogasturbinentechnologie ist hierbei ein Grund der nach wie vor etwas höhere elektrische Wirkungsgrad der auf Grund des langen Entwicklungszeitraums ausgereiften Motortechnologie. Allerdings bietet die Mikrogasturbinentechnologie erhebliche Vorteile hinsichtlich der Brennstoffflexibilität bei bedeutend geringeren Schadstoffemissionen. Daher 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 eignet sich Gasturbinen besser für die Erzeugung von Prozesswärme und -kälte.

Im Fokus der Forschungsaktivitäten der Abteilung „Gasturbinen“ stehen Entwicklung, Optimierung, Aufbau und Erprobung von Mikrogasturbinenbasierten Kraftwerksanlagen und Brennkammersystemen für eine dezentrale Strom- und Wärmebereitstellung. Hierbei werden sowohl die Optimierung bestehender als auch die Entwicklung neuer innovativer Anlagenkonzepte betrachtet. Mikrogasturbinen basieren in der Regel auf ungekühlten, einstufigen, radialen Turbokomponenten.

Die Arbeitsschwerpunkte der Abteilung umfassen im Detail die Themengebiete:

 

Hierzu verfügt die Abteilung über unterschiedliche Labore zur Untersuchung von Brennkammersystemen und Gesamtanlagen (Mikrogasturbinen-basierte Kraftwerke):

 


Kontakt
Dr.-Ing. Andreas Huber
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Verbrennungstechnik

Tel: +49 711 6862 734

Fax: +49 711 6862-578

E-Mail: Andreas.Huber@dlr.de
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