2024-07-01  –  2028-06-30

1.378.400,65 EUR

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF), Darmstadt, Hessen

03EE5179D

Rückverstromung von Wasserstoff und erneuerbaren Gasen/Brennstoffen - Turbinen [EA1704]

01266982/1  –  H2BED - Entwicklung von Basistechnologien für 100% Wasserstoffgasturbinen zur Beschleunigung der Energiewende in Deutschland (H2BED)

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Es soll eine Methode zur Berücksichtigung des Wasserstoffeinflusses auf Schweiß- und Lötverbindungen für die Auslegung brennstoffführender Komponenten erarbeitet werden. Hierzu gilt es, die quasi-statische und zyklische Beanspruchbarkeit von Grundwerkstoffproben sowie von gefügten Vollproben in Referenz an Luft und unter Druckwasserstoffatmosphäre eingehend zu untersuchen. Neben der Beschreibung des zyklischen Werkstoffverhaltens an Luft, steht insbesondere das Verhalten unter Druckwasserstoff im besonderen Fokus der Untersuchungen, da die brennstoffführenden Komponenten dem Wasserstoff in ihrer Anwendung ausgesetzt sind. Die so ermittelten Materialkennwerte dienen anschließend dazu, das Werkstoffverhalten der unterschiedlichen Werkstoffzustände numerisch mittels Finite-Element-Modellen abzubilden. Eine Herausforderung stellt hier möglicherweise die Abbildung des transienten Werkstoffverhaltens, mit dem von der Beanspruchungshöhe abhängigen Ver- und Entfestigungsvorgängen, dar. Ergänzt werden die Untersuchungen durch fraktographische Analysen und Wasserstoffgehaltsmessungen (TDA). Mit Abschluss der experimentellen Untersuchungen liegen Materialkennwerte vor, anhand derer der Einfluss der Druckwasserstoffumgebung auf das Festigkeitsverhalten sowie Lebensdauerverhalten quantifiziert werden kann. Aufbauend auf den abzuleitenden numerischen Modellen sind weiterführende Auswertungen zur Übertragbarkeit der an den Werkstoffproben ermittelten Kennwerte auf künftig zu bemessende Bauteile geplant. Aufgrund des lokalen Charakters des Schädigungsverhaltens wird hierzu auf lokale Kerbgrundkonzepte zurückgegriffen. Am Ende der Projektlaufzeit des Teilvorhabens sind alle ermittelten Erkenntnisse in einer Methode zusammen zu führen, welche zur Vorbemessung brennstoffführender Komponenten eingesetzt werden kann. Hiermit werden der Transfer und die Anwendbarkeit der Forschungsergebnisse in die Praxis sichergestellt.