Gasturbine

Eine Gasturbine ist eine Strömungsmaschine, in der ein unter Druck stehendes Gas expandiert.

Eine Gasturbine besteht prinzipiell aus einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Turbine. Die Turbine selbst ist ähnlich einer Dampfturbine aufgebaut. Sie besteht aus den feststehenden Leitschaufeln und den rotierenden Laufschaufeln.

Der Verdichter, auch Kompressor genannt, saugt aus der Umgebung Luft an, verdichtet sie und leitet sie unter hohem Druck in die Brennkammer weiter. In der Brennkammer wird die Luft mit eingespritztem Brennstoff gemischt und von Gasbrennern entzündet. Bei flüssigen Brennstoffen wie leichtes oder schweres Heizöl muss der Brennstoff vor der Vermischung verdampft werden.

Die bei der Verbrennung des Brennstoff-Luftgemischs entstandenen Verbrennungsgase, auch Rauchgase genannt, erhöhen den Druck in der Brennkammer noch weiter. Die Verbrennungsgase haben eine Temperatur von bis zu 1.500 °C. Sie strömen bei dem offenen Gasturbinenprozess direkt auf die Schaufeln der Turbine und treiben diese an. Die Turbine ist mit einem Generator gekoppelt, der die Bewegungsenergie der Turbine in elektrische Energie umwandelt.

Der Verdichter benötigt einen Teil der Verbrennungsenergie und ist deshalb meist mit einer eigenen Antriebsturbine gekoppelt.

Beim Verlassen der Turbine weisen die Verbrennungsgase immer noch hohe Temperaturen von etwa 450 bis 600 °C auf. Hiermit kann in einem nachgeschalteten Abhitzekessel Dampf erzeugt werden. Dieser ist nutzbar, u. a. als Prozess- oder Heizdampf, als Antriebsmedium von Dampfturbinen im Gas- und Dampf-Kombikraftwerk oder zur Dampfeindüsung im STIG-Prozess.

Wegen seines hohen Restsauerstoffgehaltes kann das Abgas der Gasturbine auch als Verbrennungsluft z. B. in Kohlekraftwerken genutzt werden.

Gasturbinen für den Kraftwerkseinsatz werden häufig als Industrie-Gasturbinen oder als heavy duty gas turbines bezeichnet. Sie sind einwellig konzipiert.

Neben den Industrie-Gasturbinen gibt es noch Triebwerkabgeleitete Gasturbinen, die auch als aero-derivative gas turbines bezeichnet werden. Sie werden meist zur örtlichen Energieversorgung eingesetzt. Flugtriebwerke sind mehrwellig ausgeführt, d. h. der Verdichter wird von einer separaten Turbine angetrieben.

Insgesamt werden weltweit mehr als 200 Gasturbinentypen im Leistungsbereich zwischen 200 kW und mehr als 300 MW angeboten. Übliche Wirkungsgrade von Gasturbinen im Leistungsbereich ab 50 MW liegen bei etwa 38 Prozent.

Begriffssynonyme:

• Synonyme für Gasturbine: Industrie-Gasturbine: heavy duty gas turbine
• Synonyme für Triebwerkabgeleitete Gasturbine: aero-derivative gas turbine