aktuelle Projekte

Multidisziplinäre Komponentenentwicklung für hypride Mikrogasturbinen-SOFC-Systeme (TurboFuelCellFuE)

Mittelgeber: BMWi - Reallabor-Sofortprogramm i.R.d. 7. Energieforschungsprogramm
Laufzeit: 01.01.2020 - 31.12.2021

Die Voraussetzung für die erfolgreiche Realisierung der Energiewende wird nur durch eine Weiterentwicklung der Strom- und Gasnetze erfüllt werden. Beide Systeme dienen dem Energietransport und müssen in der Zukunft hocheffektive Transformationsstellen (X to Power und Power to X) besitzen. Somit kann beispielsweise überschüssige Elektroenergie aus erneuerbaren Quellen in chemische Energie gewandelt und über die Gasnetze gespeichert sowie transportiert werden. Eine hocheffiziente Erzeugung des Energieträgers Wasserstoff und eine hocheffektive Rückverstromung sind hierbei gefordert. Insgesamt wird die Energiespeicherung in kompakteren Systemen mit einer höheren Speicherdichte und einer verlustärmeren Langzeitspeicherung auch über mehrere Monatszyklen, z.B. in Gaskavernen, durch die Entwicklung der innovativen TurboFuelCell 1.0 für die Rückverstromung erstmals hocheffizient möglich.

Zentrale Punkte des geplanten Vorhabens (Teilvorhaben: Peripherieentwicklung zur Integration von druckaufgeladenen Hochtemperatur-Brennstoffzellen in ein MGT-SOFC-Gesamtsystem) sind nun vor allem die gezielte Auswahl, Integration und Abstimmung bekannter und bestehender Technologien, die für ein MGT-SOFC Gesamtsystem, wie es z.B. die TurboFuelCell darstellt, verwendet werden können. Dazu sind vor allem die Entwicklungen zur Brennstoffversorgung und die Vorspannungsführung der Zellverbände zu einem Gesamtsystem umzusetzen und aufzubauen. Erfahrungen aus Vorarbeiten zur Stackanordnung und Brennstoffzu- und ableitung fließen dabei in großem Maße ein.

Für die Entwicklung, Modellierung und Anpassung der Komponentensysteme einer hybriden MGT-SOFC-Maschine und für vorbereitende Arbeiten zur Netzintegration wurden Arbeitspakete zusammengestellt. Dabei wurden die Pakete so zusammengestellt, dass entwickelte Komponenten skalierbar sind und sowohl für das geplante Gesamtsystem, als auch für ähnliche hybride Systeme mit der Zielstellung eines hocheffizienten Systems zum Einsatz kommen können.

Das Projekt wird federführend vom Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe der BTU Cottbus-Senftenberg durchgeführt und geleitet. Dies fußt insbesondere auf den bereits bestehenden Erfahrungen der Arbeitsgruppe auf den Gebieten der Entwicklung von Mikrogasturbinen und dem Betrieb von Hochtemperaturbrennstoffzellen unter Druckbedingungen. Weiterhin werden für die Komponentenuntersuchungen in kooperativer Zusammenarbeit vorrangig Fachgebiete der BTU Cottbus-Senftenberg im Gesamtverbund der Entwicklungsgruppe integriert. Weiter ist es unabdingbar, das SOFC-Brennstoffzellen-Knowhow des Fraunhofer IKTS Dresden zu implementieren und die Synergieeffekte der Kooperation innerhalb des Verbundvorhabens stark zu nutzen.

Entwicklung thermisch hochbelastbarer funktionsintegrierter generativ gefertigter Radialturbinen (GenTurb)

Mittelgeber: Investitionsbank des Landes Brandenburg - StaF-Richtlinie (EFRE)
Laufzeit: 01.08.2018 - 31.07.2021

Radialturbinen in der Anwendung als kleinere und mittlere Energiewandlungsanlagen können sehr schnell Lastschwankungen in Übertragungsnetzen ausgleichen.
Der Wirkungsgrad von Radialturbinen ist derzeit jedoch deutlich limitiert, da mit herkömmlichen Fertigungsmethoden eine wirksame Kühlung thermisch hochbelasteter Bauteile nicht umgesetzt werden kann. Die neuen generativen Fertigungsverfahren bieten hier ein noch unerschlossenes Potential, um Radialturbinen mit komplexen inneren Kühlstrukturen prozesssicher herzustellen.

Das Projekt hat das Ziel, unter Anwendung neuer Erkenntnisse und Technologien verschiedenster Forschungsgebiete (Aero-Thermodynamik, Fertigungs- und Fügetechnik, Werkstofftechnik) eine innengekühlte Radialturbine zur Effizienzsteigerung von kleinen und mittleren Gasturbinen zu entwickeln.

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