Verbundvorhaben: 3DOxOxTurbine - Steigerung der Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit von stationären Gasturbinen durch den Einsatz 3D-geflochtener oxidkeramischer Faserverbundwerkstoffe; Teilvorhaben: Untersuchung zum Einsatz von 3D-geflochtenen AI2O3(f)AI2O3-CMC als HT-Werkstoff in der Gasturbine
Zeitraum
2021-07-01 – 2024-12-31
Bewilligte Summe
86.672,09 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE5074B
Leistungsplansystematik
Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]
Verbundvorhaben
01232664/1 – 3DOxOxTurbine - Steigerung der Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit von stationären Gasturbinen durch den Einsatz 3D-geflochtener oxidkeramischer Faserverbundwerkstoffe
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)
Förderprogramm
Energie
Ein Schlüsselelement zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende liegt in der Transformation des von fossilen Energieträgern geprägten bundesdeutschen Kraftwerkparks, hin zur nachhaltigen Energieproduktion aus erneuerbaren Energieträgern. Einen Beitrag hierzu können Gasturbinenkraftwerke leisten, die durch ihre hohe Flexibilität die Sicherung der Grundlastversorgung bei witterungsbedingten Schwankungen erneuerbarer Energieträger gewährleisten. Eine Steigerung der Effektivität und Reduktion der Abgasemissionen, insbesondere der Minimierung des CO2-Ausstoßes, ist durch den Einsatz neuer Turbinenwerkstoffe möglich. Ein großes Potential hierzu bieten 3D-faserverstärkte Oxidkeramiken. Dank ihrer hohen oxidativen Beständigkeit in Kombination mit herausragenden strukturmechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen können 3D-geflochtenen Faserverbundkeramiken (engl. Ceramic Matrix Composite - CMC) die Leistungsfähigkeit thermischer Prozesse steigern. Dies ermöglicht die Entwicklung neuer Turbinengenerationen, sodass effizienzgesteigerte und wartungsarme Turbinen, befeuert mit Synthesegasen (bspw. erneuerbarer Wasserstoff und Biogas) zur Energiewandlung eingesetzt werden können. Das Forschungsprojekt 3DOxOxTurbine umfasst die Entwicklung einer 3D-geflochtenen Al2O3(f)/Al2O3-CMC sowie der hierzu notwendigen Anlagentechnik für die Herstellung des Verbundes. Die Ermittlung der leistungssteigernden Potentiale des neuen Werkstoffs für die Turbinenanwendung erfolgt hierbei auf Grundlage von Materialkennwerten durch Strukturvergleichsanalysen und Prozesssimulation. Die Materialkennwerte werden dazu in mechanischen Kurzzeittests bei hohen Temperaturen sowie in Prüfungen zur Bestimmung thermophysikalischen Eigenschaften erhoben. Um den industriellen Einsatz des neuen Werkstoffs aufzuzeigen, schließt das Vorhaben in der Fertigung eines Demonstrator-Turbinenbauteils, wie bspw. einer Brennkammerverkleidung oder einer Turbinenschaufel, ab.