2020-04-01  –  2025-03-31

1.272.422,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK), Berlin, Berlin

03EE5032A

Konventionelle Kraftwerkstechnik - Komponentenentwicklung [EA1312]

01185143/1  –  BonoKeram - Steigerung der Flexibilität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Gasturbinen zur Energieerzeugung durch die Bereitstellung von Bauteilen aus monolithischen Hochleistungskeramiken

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Ziel bei der Weiterentwicklung von Gasturbinen ist die Steigerung des Wirkungsgrades. Die größten Potenziale liegen bei der Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur und der innerhalb der Turbine vorherrschenden Druckverhältnisse. Aktuelle metallische Turbinenwerkstoffe werden am Maximum ihrer thermischen und mechanischen Werkstoffbelastbarkeit betrieben, was nur durch aufwändige Kühl- und Beschichtungsstrategien möglich ist. Gleichzeitig ist ein erhöhter Kühlaufwand mit einer Reduktion des Wirkungsgrades verbunden. Eine signifikante Steigerung des Wirkungsgrades ist somit mit metallischen Werkstoffen nicht realisierbar. Dem gegenüber halten Bauteile aus Hochleistungskeramiken deutlich höheren Temperaturen stand. Das Gesamtziel des Projektes ist die Herstellung von Turbinenkomponenten aus Hochleistungskeramiken und deren erfolgreichem Einsatz. Dies wird exemplarisch an einem Radialturbinenrotor und dessen Leitapparat einer Mikrogasturbine durchgeführt. Der Einsatz monolithischer Keramikbauteile erlaubt eine neue Generation von Gasturbinen zur Energiegewinnung. Aufgrund der Materialeigenschaften 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.