Verbundvorhaben: BonoKeram - Steigerung der Flexibilität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Gasturbinen mit Bauteilen aus monolithischen Hochleistungskeramiken - Teilvorhaben: Testprogramm.
Zeitraum
2020-04-01 – 2025-03-31
Bewilligte Summe
185.115,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE5032C
Leistungsplansystematik
Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]
Verbundvorhaben
01185143/1 – BonoKeram - Steigerung der Flexibilität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Gasturbinen zur Energieerzeugung durch die Bereitstellung von Bauteilen aus monolithischen Hochleistungskeramiken
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)
Förderprogramm
Energie
Ein Hauptziel bei der Weiterentwicklung von Gasturbinen ist die Steigerung des Wirkungsgrades. Die größten Potenziale zur Effizienzsteigerung liegen bei der Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur und der innerhalb der Turbine vorherrschenden Druckverhältnisse. Somit werden aktuelle metallische Turbinenwerkstoffe am Maximum ihrer thermischen und mechanischen Werkstoffbelastbarkeit betrieben, was nur durch aufwändige Kühl- und Beschichtungsstrategien gewährleistet werden kann bzw. in einer Limitierung des Temperaturniveaus mündet. Gleichzeitig ist ein erhöhter Kühlaufwand mit einer neuerlichen Reduktion des Wirkungsgrades verbunden. Eine signifikante Verbesserung des Wirkungsgrades ist folglich mit metallischen Werkstoffen nicht mehr realisierbar. Dem gegenüber halten Bauteile aus Hochleistungskeramiken deutlich höheren Temperaturen stand. Das Gesamtziel des Projektes ist die Herstellung von Turbinenkomponenten aus monolithischen Hochleistungskeramiken und deren erfolgreichem Einsatz. Dies wird exemplarisch an einem thermisch, mechanisch und chemisch belasteten Radialturbinenrotor und dessen Leitapparat einer Mikrogasturbine durchgeführt. Das Vorhaben richtet sich an den Förderschwerpunkt '3.6 Kraftwerkstechnik sowie CO2-Abscheidung und Speicherung'. Der Einsatz monolithischer Keramikbauteile erlaubt eine neue Generation von Gasturbinen zur Energiegewinnung. Durch die Materialeigenschaften der Keramik können Turbineneintrittstemperaturen von bis 1400 °C ohne zusätzliche Kühlung realisiert werden. Die natürliche Passivschicht der Keramik erhöht die Korrosionsbeständigkeit und erlaubt den Einsatz von alternativen Brennstoffen.