KW21 II
FORSCHUNGSINITIATIVE KRAFTWERKE DES 21. JAHRHUNDERTS
Arbeitskreis Turbokomponenten für Gasturbinen (GT)
Gasturbinen spielen eine essentielle Rolle bei der Elektrizitätsversorgung, sowohl in mittelfristigen Szenarien, getrieben durch Politik und Energieerzeuger, als auch langfristig, unabhängig von den Visionen über zukünftige Energieerzeugung (CO2-frei, CO2-reduziert, H2, ...). In einem offenen Prozess können Gasturbinen äußerst schnell Energie zur Deckung von Leistungsspitzen an das Stromnetz abgeben. Zukünftig ist ein verstärkter Einsatz als ergänzendes Element im Portfolio "Windkraft und sonstige alternative Energien" denkbar. In kombinierten GuD-Prozessen (Gas- und Dampfturbine) zur Grundlastversorgung werden Gasturbinen bis zu einer Leistungsklasse von 500 MW eingesetzt, um möglichst hohe thermische (Gesamt-) Wirkungsgrade zu erreichen. Die Ausrichtung dieser Arbeiten erfolgt in enger Abstimmung mit dem Aufgabengebiet Brennkammer, um die geänderten Anforderungsprofile verbesserter Verbrennungsprozesse - wie z.B. erhöhtes Temperaturniveau und geänderte Zusammensetzung der Abgase -- zu berücksichtigen. Die Steigerung des Wirkungsgrades der Gasturbine ist eine zentrale technologische Herausforderung. Die Steigerung des Wirkungsgrades um ein Prozent bei einer 500 MW-Anlage entspricht (bei Vollbetrieb in Grundlast) der Stromversorgung von ca. 10.000 Haushalten und einer gleichzeitigen Reduktion der Schadstoffemissionen. Weiterhin ist, bei vertretbaren Kostenniveaus, ein zuverlässiger Betrieb und eine durchgängige Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Die Ausfälle in jüngster Zeit sowohl in USA/Kanada, als auch in Großbritannien und Südschweiz/Italien im Sommer 2003 haben diesen Aspekt wieder in den Blick der Öffentlichkeit gerückt und in der politischen Diskussion thematisiert. Im Rahmen der Länderinitiative ,Kraftwerke des 21. Jahrhunderts' werden daher gezielt relevante Technologien zur Steigerung von Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad bei reduzierten Kostenniveaus über den Product-Life-Cycle (PLC) untersucht. Von zentralem Interesse sind hierbei die Hochtemperaturkomponenten der Turbine. Einerseits wird der Wirkungsgrad des gesamten Prozesses von der höchsten Gastemperatur bestimmt, welche von der ersten Turbinenschaufelreihe ertragen wird. Andererseits sind dies sehr hoch belastete Bauteile, die entsprechend hohe Kosten verursachen und häufig ausfallen.
Projekte
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BW L 36 GT Optimierung von Axialdiffusoren in Gasturbinen für GuD-Anlagen
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BW L 37 GT Erstellung eines auf einem zeitlich veränderlichen Leistungsrechnungsmodell basierten Monitoring- und Prognoseverfahrens
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BW L 39 GT Inverse Mess- und Analysemethodiken zur Bestimmung des lokalen Wärmeübergangs bei innen gekühlten Gasturbinenbauteilen
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BW L 41 GT Entwicklung eines Formoptimierungstools für neuartige, kompakte Labyrinthdichtungen zur Leckagereduktion in Turbomaschinen
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BW W 36 GT Experimentelle Untersuchung von Gasturbinen-Axialdiffusoren
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BW W 37 GT Nachweis der Leistungsfähigkeit eines auf einem zeitlich veränderlichen Leistungsrechnungsmodell basierten Monitoring-Prognoseverfahren anhand relevanter Betriebsdaten
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BW W 39 GT Anwendung inverser Messmethodiken zur Bestimmung des lokalen Wärmeübergangs bei innen gekühlten Turbinenschaufeln
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BW W 41 GT Experimentelle Untersuchung von neuartigen, kompakten Labyrinthdichtungen zur Leckagereduktion in Turbomaschinen
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BY 10 GT Untersuchungen zum Einfluss der Dünnwandigkeit auf die mechanischen Hochtemperatureigenschaften verschiedener Nickelbasissuperlegieren
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BY 11 GT Erhöhung von Effizienz und Sicherheit von Gasturbinen durch besser gießbare Werkstoffe
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BY 12 GT Computergestützte Bauweisenoptimierung moderner Turbokomponenten im Gasturbinenbau
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