Turbo-Keramik für höheren Wirkungsgrad

05.10.2012: Turbinen: Heute sind sie noch komplett aus Stahl. Doch Fraunhofer-Forscher entwickeln jetzt Turbinenbauteile von morgen aus Keramik. Denn diese bringen beste Voraussetzungen mit, den Wirkungsgrad von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen deutlich zu steigern. Und es können dann nicht nur fossiles Erdgas, sondern auch regenerative Energieträger wie Synthesegas, hergestellt aus Biomasse, eingesetzt werden.

Ob Stadtwerke oder Industrieanlagen: Wer Strom und Wärme benötigt, erzeugt diese meist mit Kraft-Wärme-Kopplungsprozessen. Heutzutage werden solche Anlagen überwiegend mit Verbrennungsmotoren betrieben. Doch sind Verschleiß und Wartungskosten hoch.

Eine Alternative dazu sind gasbetriebene Turbinen. Wenn auch ihre Investitionskosten noch höher liegen, sind sie doch wesentlich verschleißärmer und versprechen eine sehr viel höhere Lebensdauer. Doch ein entscheidender Nachteil der heute im dezentralen Leistungsbereich verfügbaren Turbinen liegt in ihrem noch relativ geringen Wirkungsgrad und der Begrenzung auf den Brennstoff Erdgas. Daher arbeiten Fraunhofer-Forscher im Projekt »TurboKeramik« aus Magdeburg, Berlin, Dresden und St. Augustin daran, mit neuen leistungsfähigen Werkstoffen den elektrischen Wirkungsgrad zu steigern. Die neue Hochleistungskeramik soll die Spaltverluste in Mikrogasturbinen verringern und höhere Temperaturen in der Brennkammer ermöglichen. Der neue Werkstoff verspricht auch, gegenüber Verschleißangriffen noch resistenter zu sein.

»Mit dem Projekt »TurboKeramik« haben wir die Chance, moderne Hochleistungswerkstoffe und Fertigungstechnologien zu entwickeln und damit effiziente Wirkungsgrade bei der Energiewandlung zu erreichen. Wir versprechen uns davon, einen neuen Markt für Gasturbinen im dezentralen Leistungsbereich, insbesondere auch für den Synthesegaseinsatz, zu erschließen.« erklärt Dr.-Ing. Matthias Gohla, der Projektverantwortliche vom Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF.