2020-10-01  –  2024-06-30

486.487,00 EUR

Technische Universität Berlin - Fakultät Verkehrs- und Maschinensysteme - Institut für Strömungsmechanik und Technische Akustik - FG Experimentelle Strömungsmechanik - Hermann-Föttinger-Institut, Berlin, Berlin

03EE5039B

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01211646/1  –  H2mGT - Verbrennung von H2 in KWK Mikro-Gasturbinen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Im Zuge der UN-Klimakonferenz 2015 in Paris hat sich die EU verpflichtet die Emissionen von Treibhausgasen bis 2035 um mindestens 40 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Das kann nur durch den Ausbau erneuerbarer Energien in allen Sektoren erreicht werden. Dieser erfordert wiederum hoch flexible und saubere Kraftwerke. Hier werden besonders Gasturbinen eine Rolle spielen, die sich durch hohe Effizienz, niedrige Schadstoffemissionen und eine sehr hohe Betriebsflexibilität auszeichnen. Energiespeicherung ist eine wichtige Möglichkeit zur Unterstützung des angesprochenen Ausbaus und der Sektorenkopplung. Da Batterien nicht über die nötige Energiekapazität verfügen und keine KWK ermöglichen, ist es notwendig Wasserstoff als alternatives Speichermedium in Betracht zu ziehen. Im vorliegenden Vorhaben wird ein Wasserstoffbrenner der TU Berlin an eine Mikrogasturbine der Euro-K GmbH angepasst und ihr stabiler und emissionsarmer Betrieb mit purem Wasserstoff validiert. Das resultierende System erlaubt die dezentrale Speicherung von Wind- und Solarstrom in H2 und dessen anschließende Rückwandlung in Wärme und Strom mit einer KWK Anlage. Die Verbrennung von Wasserstoff stellt zwei Herausforderungen dar. Einerseits kann es wegen der hohen Flammengeschwindigkeit zu einem Stromaufwandern der Flamme kommen. Zum anderen führt die hohe Flammentemperatur von Wasserstoff potentiell zu hohen NOx-Emissionen. Der im Vorhaben entwickelte Brenner liefert eine Lösung für beide Thematiken durch seinen einfachen Aufbau und justierbare geometrische Parameter. Mit Hilfe innovativer Optimierungsalgorithmen, z.B. künstliche neuronale Netzwerke und genetische Algorithmen, wird der Brenner schnell auf die Bedingungen beim Betrieb in der Mikrogasturbine optimiert. Seine optimierte Version wird in einem Demonstrator der Euro-K GmbH eingebaut und beim Betrieb getestet und validiert. Das Projekt liefert ein neues Mikrogasturbinenmodel, dass mit purem H2 stabil und mit niedrigen Emissionen betrieben wird.