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TU Berlin

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Forschung

Vereinigung von Feuer und Wasser

Montag, 14. Dezember 2009

Zukunftsweisende Forschung zur Gasturbinentechnologie

Christian Oliver Paschereit: "Bei den konventionellen Gasturbinentechnologien sind nur noch geringe Steigerungen des Wirkungsgrades möglich."
Lupe

Schon lange dachte Professor Christian Oliver Paschereit, der seit 2003 Leiter des TU-Fachgebiets "Experimentelle Strömungsmechanik" ist, über ein Verfahren nach, effizient und unweltschonend Strom zu erzeugen. Die "nasse Verbrennung" rückte dabei in den Fokus.

Das würde die begrenzten natürlichen Ressourcen schonen und auch noch die Schadstoffemissionen minimieren. Es könnte fast jeder Brennstoff genutzt werden, von Erdgas bis hin zu Biogasen und anderen wasserstoffhaltigen Brennstoffen. Die riesigen Mengen Stickoxide, die derzeit durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Öl und Erdgas die Umwelt belasten und zum Beispiel den sauren Regen verursachen, würden die Atmosphäre nicht länger belasten.

Abhilfe könnten raffiniertere Brennkammern schaffen, die es zuließen, wasserstoffreichere Brennstoffe einzusetzen. Doch wie soll ein Gemisch mit einem hohen Wasserdampfanteil brennen? Und das mit einer zuverlässig stabilen Flamme? Diese Frage will Oliver Paschereit mit seiner Arbeitsgruppe klären. Seine Vorarbeiten erschienen der Gutachterkommission des Europäischen Forschungsrates derart exzellent und zukunftsweisend, dass sie ihm den begehrten ERC Advanced Grant zusprachen, aus dem der TU-Forscher mehr als 3,1 Millionen Euro für diese Untersuchungen erhält (TU intern 11/09).

"Mit der konventionellen Technologie können nur noch geringe Steigerungen im Wirkungsgrad erzielt werden", erklärt Paschereit. In dem Projekt GREENEST – Gas turbine combustion with Reduced Emissions Employing extreme Steam injection – soll die Gasturbinentechnologie dahin entwickelt werden, dass sie mit den besonders wasserstoffreichen Brennstoffen aus biologischen Ressourcen funktioniert, also aus Biomasse. Gedacht ist an biogene Brennstoffe der "zweiten Generation". Das sind Abfälle wie Stroh, Halme oder Holzspäne aus der Waldwirtschaft, also Stoffe, die nicht extra für diesen Zweck angebaut werden. Sie sind stark wasserstoffhaltig, lassen sich aber heute ebenfalls noch nicht schadstoffarm verbrennen. Auch aus der Kohlevergasung kann Wasserstoff gewonnen werden, sodass auch sie auf diese Weise zur schadstoffarmen Energieerzeugung genutzt werden könnte. Die Vorteile wären insgesamt vielfältig: Durch die gleichzeitige Erhöhung des Wirkungsgrades würden Ressourcen geschont, die Energieproduktion würde billiger und die Umweltschäden würden extrem minimiert. Im Fokus der Forscher steht dabei natürlich das System "Brennkammer". "Unsere theoretischen Untersuchungen haben gezeigt, dass man ausreichend hohe Dampfmengen in der Brennkammer umsetzen kann. Unsere Vorversuche, ergänzt durch numerische Strömungsexperimente in einem Wasserströmungskanal, haben das ebenfalls untermauert", so Paschereit. Dank der Drittmittel vom ERC können nun weitere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an dem einzigartigen Projekt arbeiten, das für die gesamte Erdbevölkerung Bedeutung hat. Die Forscher hoffen, bald in einer europäischen Hochdruckversuchsanlage in Italien oder Schweden Versuche unter realistischen Betriebsbedingungen durchführen zu können.

Patricia Pätzold / Quelle: "TU intern", 12/2009

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