2019-01-01  –  2024-03-31

351.191,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM), Freiburg im Breisgau, Baden-Württemberg

03ET7079J

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01167805/1  –  HWTIII

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Auslegung und Betrieb einer Teststrecke im Grosskraftwerk Mannheim zur Abbildung zukünftiger Beanspruchungen des flexiblen, hocheffizienten Kraftwerksbetriebs auf verbesserte Werkstoffe. Dies umfasst die Untersuchung der Herstellung, der Auslegung, des Betriebs und der betrieblichen Überwachung. Die Umsetzung und Einführung neuer Technologien/Prozesse in schadstoffarmen, flexiblen und höchsteffizienten Hochleistungskraftwerken ist verbunden mit einer signifikanten Anhebung der Beanspruchungsparameter. Durch die vermehrte Stromerzeugung über erneuerbare Energieträger ist die Steigerung der Betriebsparameter mit einer erhöhten Lastwechselzahl aufgrund vermehrter An- und Abfahrten fossil befeuerter Kraftwerksanlagen gekoppelt. Die prozessumschließenden Strukturwerkstoffe, die die Sicherheit und Verfügbarkeit gewährleisten, werden komplexeren Beanspruchungssituationen aus mechanischen und thermischen Lasten, deren Gradienten und Überlagerungen sowie mediumsbedingten Angriffen ausgesetzt. Das frühzeitige Versagen von Schlüsselkomponenten des Kraftwerks (Rohrleitung, Kessel) infolge thermisch-mechanischer Wechselbeanspruchung stellt die Verfügbarkeit der Anlagen in Frage und ist daher besonders kritisch im Hinblick auf den Ausgleich der Versorgungslücke durch konventionelle Kraftwerke zu sehen. Im Vorhaben werden verbesserte Werkstoff-, Berechnungs- und Überwachungsmodelle für höchstbeanspruchte Kraftwerkskomponenten untersucht. Die bestehende Teststrecke im GKM wird modifziert. Dazu werden neue Werkstoffe eingebaut und die Temperaturregelung im zyklischen Bereich angepasst. Das Fraunhofer IWM ist an der vor- und parallellaufende Qualifzierungsuntersuchungen maßgeblich beteiligt. Mehrere Werkstoffe werden in am IWM in (Kriech-)Ermüdungsversuchen untersucht. Angepasste numerische Modelle werden für die Auslegung der Teststreckenparameter sowie Schadensvorhersagen, die mit der Schädigungsentwicklung in der Teststrecke abgeglichen werden, angewendet.