2024-12-01  –  2027-11-30

247.427,25 EUR

Paul Rauschert Steinbach GmbH - Zweigniederlassung Steinbach am Wald, Steinbach a. Wald, Bayern

03EE5171B

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

01258499/1  –  MiHyT - Entwicklung einer Mikro-Hybrid-Gas/ORC-Turbine

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE.IIC2)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Kleine und mittlere Blockheizkraftwerke werden breit eingesetzt, um Gase elektrisch und thermisch zu verwerten, etwa als Restgasverbrennung in der chemischen Industrie, von Synthesegasen oder biogenen Gasen. In diesen ist ein klassischer Verbrennungsmotor und nachgeschaltete Stromerzeugung idealerweise mit einer Nutzung der Abwärme kombiniert. Im vorliegenden Projekt soll eine vorteilhafte und innovative Alternative zu BHKWs entwickelt und demonstriert werden: die Verbrennung der Gase in einer Mikrogasturbine (mGT) und nachgeschaltete Nutzung der hohen Abgastemperaturen in einem Organic Rankine Cycle (ORC). Der Wirkungsgrad kann den eines BHKW erreichen und bietet entscheidende Vorteile der mGT gegenüber der klassischen Verbrennung. Dies sind vor allem eine sehr schadstoffarme Verbrennung (v.a. NOx) und die hohe Brennstoff-Flexibilität. Eine zentrale Komponente und gleichzeitig Herausforderung in einer solchen Kombination sind hochtemperaturbeständige keramische Wärmetauscher und weitere Komponenten, die im Projekt entwickelt werden. Im Projekt werden zwei Systemvarianten aufgebaut und getestet. Neu ist die Kombination von mGT und ORC auf einer gemeinsamen Antriebswelle zu einer Mikrohybridturbine MiHyT mit einem keramischen koaxial-Wärmeübertrager. Insbesondere für größere Leistungsklassen ist es aber auch möglich, mGT und ORC zu entkoppeln und parallel zu betreiben, wofür ein ORC-System mit Turbine zur Verwertung von Temperaturen bis 200-300°C basierend auf einem kommerziellen ORC-Aggregat entwickelt wird. Bei der Entwicklung der keramischen Wärmeübertrager und Turbinenkomponenten werden verschiedene Fertigungsmöglichkeiten und Designs getestet und verglichen. Als Alternative zur Anwendung mit einer Verbrennung von Gasen wird geprüft, ob eine 'solare Befeuerung' der mGT mit Solarturm-Technologie ökonomisch darstellbar sein kann. Weitere Anwendungen der entwickelten Technologien werden im Projekt evaluiert.