Flexible Turbomaschinen für klimaneutrale und resiliente Energiesysteme

Das Verbundprojekt FokusTurbo setzt an diesen Herausforderungen an. Ziel ist die Entwicklung und Weiterentwicklung leistungsfähiger, effizienter und zuverlässiger Turbomaschinen und Anlagenkomponenten für das zukünftige Energiesystem.

Forschungsschwerpunkte

Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt auf der Steigerung der Effizienz, Flexibilität und Zuverlässigkeit von Turbomaschinen und den zugehörigen Komponenten. Durch die Verbesserung des Wirkungsgrads können Energieverluste reduziert und damit unmittelbar auch die CO₂-Emissionen zukünftiger Anlagen gesenkt werden. Gleichzeitig gewinnen eine hohe Flexibilität und eine lange Lebensdauer der Komponenten angesichts des zunehmenden Anteils volatiler erneuerbarer Energien im Energiesystem zunehmend an Bedeutung.

Turbomaschinen müssen dabei häufiger und dynamischer auf schwankende Erzeugungs- und Lastbedingungen reagieren, was erhöhte Anforderungen an ihre Betriebsflexibilität und die mechanische sowie thermische Belastbarkeit stellt. Ziel ist es daher, durch eine höhere Effizienz, eine gesteigerte Flexibilität und eine verlängerte Lebensdauer sowohl die Nachhaltigkeit als auch die Wirtschaftlichkeit zukünftiger Anlagen zu verbessern.

Ein weiterer Fokus liegt auf Verdichtern für Großwärmepumpen. FokusTurbo schafft technologische Grundlagen für eine effiziente und flexible Bereitstellung von industrieller Prozesswärme.

Auch die Flexibilität zukünftiger Energieanlagen steht im Mittelpunkt. Im Projekt werden unter anderem die Auswirkungen dynamischer Betriebsweisen auf Effizienz, Lebensdauer und Zuverlässigkeit untersucht.

Wasserstoff für eine flexible Energieversorgung

Wasserstoff und daraus erzeugte synthetische Brennstoffe können eine wichtige Rolle bei der Speicherung erneuerbarer Energie und der Stabilisierung des Energiesystems übernehmen. Für die flexible Rückverstromung stehen insbesondere wasserstoffbetriebene Gasturbinen im Fokus.

FokusTurbo untersucht die effiziente und emissionsarme Verbrennung von Wasserstoff und synthetischen Brennstoffen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt zudem auf der Entwicklung geeigneter Messtechnik für wasserstoffgefeuerte Anlagen, um die komplexen Vorgänge bei der Verbrennung besser zu verstehen und die Technologien gezielt weiterzuentwickeln.

Beitrag zur Energiewende

Mit seinen Forschungsarbeiten adressiert FokusTurbo zentrale Herausforderungen der Transformation des Energiesystems:

• Energiesystem: Entwicklung effizienter, zuverlässiger und flexibler Turbomaschinen und Anlagenkomponenten.
• Wärmewende: Weiterentwicklung von Verdichtern für Großwärmepumpen und klimafreundliche Kältemittel.
• Stromwende: Verbesserung von Turbomaschinen für Speicher- und flexible Kraftwerksanwendungen sowie Untersuchung ihrer Lebensdauer bei häufigen Lastwechseln.
• Wasserstoff: Entwicklung von Technologien für eine effiziente und emissionsarme Nutzung von Wasserstoff und synthetischen Brennstoffen.
• Transfer: Überführung der Forschungsergebnisse in die industrielle Anwendung und Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses.