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Mikrogasturbinen-basierte Kraftwerkskonzepte

Koordinator: Dr. Peter Kutne

Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten im Bereich der Kraftwerkskonzepte liegt in der Entwicklung, Auslegung und Optimierung von schadstoffarmen, brennstoffflexiblen und hocheffizienten Kraftwerkskonzepten auf Basis von Mikrogasturbinen. Hierbei werden konventionelle Kraftwerkskonzepte sowie die innovative Kraftwerkskonzepte betrachtet.

Die Anwendungsgebiete liegen in den Bereichen Energie, Verkehr und Luftfahrt mit elektrischen Leistungen von 1 kW bis mehreren 100 kW.

Im Bereich der Energie werden insbesondere Anlagen für die dezentrale Strom- und Wärmeversorgung (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK) von Gebäuden (Ein-/Mehrfamilienhäuser), Gewerbe, Handel, Dienstleistungen sowie von kleinen und mittleren industriellen Betrieben (KMU) entwickelt. Der Vorteil kleiner dezentraler KWK-Einheiten gegenüber Großkraftwerken liegt darin, dass durch die Energieerzeugung vor Ort keine großen Transport- und Umwandlungsverluste entstehen und dem Endverbraucher neben dem erzeugten Strom auch Wärme zur Verfügung gestellt wird. Auf Grund des hohen Gesamtwirkungsgrades  des Anlagenkonzepts bis über 90% kann der eingesetzte Brennstoff somit effizienter, wirtschaftlicher und umweltverträglicher genutzt werden.

Aktuell fokussieren sich die Forschungsarbeiten auf Basis konventioneller druckaufgeladener Mikrogasturbinen vom Typ:

• T100 der Firma Turbec (jetzt Ansaldo) mit 100 kW elektrischer Leistung (-> MGT-BHKW)
• EnerTwin der Firma MTT mit 3 kW elektrischer Leistung

sowie auf innovative Konzepte, wie

• die subatmosphärisch betriebene Mikrogasturbine („inverted Brayton Cycle“) (-> Subatmosphärische Mikrogasturbine)
• das Hybridkraftwerk, das aus der Kopplung einer druckaufgeladenen oxidkeramischen Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) mit einer Mikrogasturbine besteht (-> Hybridkraftwerk)
• das nachhaltige dezentrale Holzvergaserkraftwerk mit gekoppelter Mikrogasturbine (-> Holzvergaserkraftwerk)

Der Schwerpunkt der Arbeiten für den Verkehrsbereich liegt derzeit auf der numerischen Auslegung und Komponentenanalyse eines MGT-basierten Range Extender für den Einsatz im Automobilbereich mit elektrischen Leistungen von 15-40 kW.

Ein neues Themengebiet stellt seit 2014 die Energieerzeugung von Auxiliary Power Units (APU) (-> GT-basierte APU) an Bord von Kurzstreckenflugzeugen dar.