2020-01-01  –  2023-03-31

5.131.274,78 EUR

Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe, Cottbus, Brandenburg

03EWS002A

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01205266/1  –  TurboFuelCellFuE - Multidisziplinäre Komponentenentwicklung für hybride Mikrogasturbinen -SOFC-Systeme

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Der Energiewandler der Zukunft, basierend auf einem Mikrogasturbinen-Brennstoffzellen-Kreisprozess (MGT-SOFC), liefert die Lösung für die hocheffiziente Rückverstromung. Diese erfolgt bei der MGT-SOFC mit einem el. Wirkungsgrad von bis zu 80%. Im Rahmen des Projekts sollen die für ein solches Hybridsystem erforderlichen Anlagenkomponenten mit den erforderlichen Eigenschaften, wie sie z.B. für eine hybride, Cottbuser TurboFuelCell notwendig sind, entwickelt werden. Dabei sollen zum Teil bereits existierenden Teilanlagen für den Einsatz angepasst und weitere Subsysteme mit erforderlichen Eigenschaften entwickelt werden. Ein aus den entstehenden Komponenten projektiertes System könnte dann durch ein schnelles Ansprechverhalten (Lastsprung von 100 kW/s bei einer 270 kW-Anlage) zur Stabilisierung der Stromnetze der Zukunft einen sehr wichtigen Beitrag leisten. Ein MGT-SOFC-System wird flexibel mit beliebigen CH4-H2 Gemischen betrieben werden können und würde so eine zeitnah realisierbare Lösung für den Übergang zur CO2-freien Wasserstoffwirtschaft bieten. Durch die Kompaktheit des Systems, ihre Vernetzung im 'virtuellen Kraftwerk', die Flexibilität des möglichen Energieabrufs als elektrische Leistung und als Wärmeenergie schafft es ein solches Kraftwerk, als kompakte Quartierversorgung einen unmittelbaren effektiven Beitrag zur Sektorenkopplung bereit zu stellen. Das Potential zur Wirkungsgradsteigerung wird dabei durch eine hohe Wärmeintegration über die Rückgewinnung von Abwärmen und die Kompaktheit des Systems dargestellt. Dabei kann bei den SOFC-Stacks durch einen erhöhten Betriebsdruck die Umsatzrate bis zu 12% gesteigert und durch die zusätzliche MGT-Last ein hoher elektrischer Systemwirkungsgrad erreicht werden. Durch die geplanten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten soll eine Kopplung von hybriden SOFC und Mikrogasturbinen optimal möglich werden und der TRL-Level der Einzelkomponenten für ein hybrides SOFC-Mikrogasturbinen-System auf den Wert 7 angehoben werden.