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Prof. Dr. Jörg Kapischke
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Mikrogasturbine

Mikrogasturbine

Mikrogasturbinen nutzen vorwiegend Erdgas und Biogas als Brennstoff und zeichnen sich durch geringe Schadstoffemissionen, Schallemissionen und einen niedrigen Wartungsaufwand aus. Verdichter und Generator liegen bei der Mikrogasturbine auf einer luftgelagerten Welle. Die Drehzahlen liegen im Bereich von 30.000 bis 100.000 Umdrehungen pro Minute. Der Brennkammerdruck beträgt 3 bis 4 bar, die Turbineneintrittstemperatur liegt bei ca. 900 °C.  

Mikrogasturbinen verfügen über einen Rekuperator, der die Abgaswärme zur Vorwärmung der Verbrennungsluft nutzt. Das Abgas wird dabei von 600 °C auf 280°C abgekühlt. Es werden elektrische Wirkungsgrade von bis zu 30 Prozent erzielt.  

Mikrogasturbinen sind insbesondere für Anwendungsfelder interessant, wo für Trocknungsprozesse oder zur Realisierung einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung ein höheres Temperaturniveau der Abwärme benötigt wird. Daher eignet sich die Mikrogasturbine auch für kleinere Industriebetriebe mit Prozess-wärmebedarf sowie als Aggregat zur Klimakälteerzeugung mittels einer Absorptionskältemaschine. Als ein ökologischer Vorteil erweisen sich die niedrigen NOx-Werte. Diese resultieren ebenso aus den niedrigen Brennkammertemperaturen.

Wegen des hohen Sauerstoffanteils von 18 Prozent kann das Abgas in der Landwirtschaft in Gewächshäusern zur Heizung und CO2-Düngung verwendet werden. Das besondere an Mikrogasturbinen ist auch, dass sie für eine große Spannweite von Brennstoffen eingesetzt werden können. Hierdurch wird der Übergang von fossilen zu alternativen Brennstoffen erleichtert.  

Die Weiterentwicklung von Rekuperatoren sowie die Entwicklung neuer Werkstofflösungen kann zukünftig die Erhöhung der Turbineneintritts-temperatur ohne den Einsatz von Kühltechnologien ermöglichen. Mit der Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur sind höhere Wirkungsgrade zu realisieren.  


Ausstattung

  • Mikrogasturbine Capstone C30 zur Nutzung von Brennstoffen mit Heizwerten von 3,9 bis 12,5 kW/m³, elektrische- / thermische Leistung 30 / 70 kW  
  • Gasturbine Garrett GTP30-67, Auxillary Power Unit, elektrische Leistung 30 kW, Brennstoff Diesel  
  • Abgaswärmetauscher, 70kWmax., 70 / 50°C Vor- / Rücklauftemperatur
  • Erdgasmembranverdichter, 5 barmax., frequenzgeregelt  
  • Methan / Kohlendioxid Gasmischregelstrecke  
  • Brennstoff- und Abgasmengenmessgeräte   
  • Emissionsmessgerät  
  • Datenerfassungs-, Mess-, Steuer- und Regelsoftware auf der Basis von LabView


Projekte

Wir führen Forschungs- und Entwicklungsprojekte zum energieoptimierten Einsatz von Mikrogasturbinen mit unterschiedlichen Brennstoffen durch.

Unsere technologischen Kernkompetenzen sind:

  • Experimentelle und thermodynamische Untersuchungen an Mikrogasturbinen
  • Wirkungsgradanalysen
  • Verschiedene Brenngasqualitäten  

Aktuelle Projekte sind:

         Umrüstung der Gasturbine Garrett GTP30-67 vom flüssigem 
         Brennstoff Diesel auf gasförmigem Brennstoff Methan.    

Zu vergebende Projekt- / Bachelor- und Diplomarbeiten:

  • Experimente 
    Untersuchung des Gasturbinenwirkungsgrades bei verschiedenen Gasqualitäten und verschiedenen Brennparametern.
  • Messungen
    Erarbeitung der Optimierungsmöglichkeiten und -potenziale an bestehenden Blockheizkraftwerken. Erstellung eines Optimierungskatalogs und Betreiberleitfadens
  • Projektierung
  1. Entwicklung eines Brennerprüfstandes für Schwachgase
  2. Erweiterung der bestehenden Methan - Kohlendioxid Gasmischstrecke von 50- auf 70 Vol-% CO2


Veröffentlichungen

  1. Fischer, D.: Konstruktion der Gasturbine Garrett GTP30-67 mit dem CAD Programm Solid Works , Ansbach, Projektarbeit 2006.  
  2. Bartsch, P: Macenca, J.; Analyse des Regelungssystems der Gasturbine GTP30-67,  Ansbach, Projektarbeit 2008.            
  3. Schwab, J.: Preuß, T.; Beschreibung und Test des Versuchstandes Mikrogasturbine Capstone C30 , Projektarbeit 2008.  
  4. Albrecht, S.:  Entwicklung eines Regelung- und Steuerungprogramms für die Mikrogasturbine Capstone C30 mit LabView, Diplomarbeit 2007.  


Gasturbine Garrett GTP30-67