Gasturbinen für die Energiewende: Siemens und DLR forschen gemeinsam

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht gemeinsam mit Siemens an Gasturbinen der nächsten Generation.

Der DLR selbst weist als Grund für die Forschung die hohe Bedeutung von Gaskraftwerken für das erfolgreiche Gelingen der Energiewende aus: "In naher Zukunft werden Gaskraftwerke zunehmend als Reserve dienen, weil sie sich schnell hochfahren lassen. So können sie kurzfristige Ausfälle bei der Stromproduktion aus erneuerbaren Ressourcen auffangen und Lastspitzen zuverlässig abdecken. Gaskraftwerke tragen damit zu einer stabilen und sicheren Stromversorgung in einem Energiesystem bei, das auf einem immer größeren Anteil an erneuerbaren und fluktuierenden Quellen wie Sonnen- und Windenergie beruht."

Im Zentrum der Untersuchungen stehen die Fragen, wie sich Kraftwerksturbinen auch in Teillast sicher und möglichst effizient betreiben lassen sowie das Verhalten von Gasturbinen, wenn statt Erdgas andere gasförmige Energieträger wie Biogas, Synthethisches Gas oder Wasserstoff zum Einsatz kommen.

Dafür würde eigens eine einzigartige Versuchsturbine mit 1000 Messtellen entwickelt, die etwa halb so groß ist wie eine Kraftwerksturbine und ein Gewicht von 12 Tonnen hat. Dabei ist das DLR laut eigener Aussage eine der wenigen Einrichtungen weltweit, die Tests in dieser Größenordnung realitätsnah durchführen können.

Die erhobenen Daten erlauben den Forschern zu sehen, welche Temperaturen und Drücke an welcher Stelle herrschen, wie sich die Gasströme im Inneren verhalten und den Zustand der Schaufeln zu prüfen. Ebenfalls sind die genaue Bestimmung des Wirkungsgrads, von Strömungsverlusten sowie Analysen der Wärmeentwicklung und der Kühlungsprozesse Teil der messtechnischen Untersuchungen.

„Um möglichst gute Kühleffekte und damit hohe Wirkungsgrade zu erreichen, schauen wir ganz genau darauf, wie sich die Gasströme in der Turbine zwischen den Statoren und Rotoren verhalten, welche Wirbel und Turbulenzen dort gegebenenfalls entstehen und wie sich das alles gegenseitig beeinflusst“, erklärt DLR-Forscher Dr. Ing. Philipp Weggler.

Nach weiteren Messdurchläufen will das Team gen Herbst erste Datensätze erstellen, um diese mit Computersimulationen abzugleichen. So kann das Modell der Versuchsturbine immer weiter verbessert und damit zukünftige Entwicklungen beschleunigt werden.