2017-05-01  –  2021-07-31

177.429,36 EUR

B&B-AGEMA Gesellschaft für energietechnische Maschinen und Anlagen Aachen GmbH, Aachen, Nordrhein-Westfalen

03ET7077E

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01167149/1  –  FeAl-GuD

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Ziel: Das Konsortium von FeAl-GuD möchte einen nachhaltigen und preiswerten Werkstoff für die Kraftwerkstechnik verfügbar machen: Eisenaluminid (FeAl). Durch Einsatz von FeAl kann durch Wirkungsgradsteigerung von GuD-Kraftwerken der Primärenergieverbrauch gesenkt werden und die Netzstabilität während der Energiewende wird gesichert (Flexibilisierung der Kraftwerke). Zusätzlich ist FeAl ein preiswerter, nachhaltiger Werkstoff. Vorgehen: Die Prozessierbarkeit und Rissanfälligkeit von FeAl- Legierungen soll durch Kornfeinung im Gießprozess verbessert werden. Es werden die fortschrittlichsten FeAl-Legierungen eingesetzt, um durch Einbringung von Keimbildnern in die Schmelze erstmals im Gießprozess feinkörnige Gefüge einzustellen. Erwartet wird, dass dadurch die Duktilität signifikant ansteigt. Weiterhin wird erstmals eine Datenbank mit allen relevanten Materialdaten der ausgewählten Legierungen erstellt. Auf Basis dieser Daten werden Vorschläge für verbesserte FeAl-Turbinenschaufeldesigns erarbeitet und die Potenziale für die Wirkungsgradverbesserung ermittelt. Das Know-how für FeAl wird in Deutschland gebündelt, wodurch gute Bedingungen für eine Verwertung der Ergebnisse in Deutschland geschaffen werden. Auf Basis des Expertenwissens der B&B-AGEMA zur Auslegung von GT- und DT-schaufeln erfolgt die Erstellung von Geometrie geeigneter Referenz-Rotorschaufeln (DT: Hochdruckeintritt der Turbine, GT: Schaufel der Austrittsstufe). Strömungs- (CFD), Wärmeübergangs- (CHT) und Festigkeitsanalysen (FEM) mit üblichen Werkstoffen und mit FeAl werden durchgeführt. Durch vergleichende Bewertung werden die Potenziale zur Wirkungsgradverbesserung im GuD durch FeAl-Einsatz hinsichtlich der Prozessparameter und Reduzierung von Verlusten (z. B. Strömungsverluste) ermittelt. Exemplarisch wird eine GT-Rotorschaufel mit Deckband dann neu ausgelegt und nachgerechnet (Quantifizierung).