Aktuell / 28.09.2011

BIGH2: Brenner für Wasserstoff in Gasturbinen

Der Hochdruckverbrennungsprüfstand testet neue Brennerkonzepte und vergleicht Messungen mit Computersimulationen. Bild: DLR

Wasserstoff kann ein klimaneutraler Brennstoff sein. Doch das Gas passt nicht zu jeder Kraftwerksturbine. Seit Ende September 2011 läuft beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart die zweite Phase des Projekts „BIGH2“. Ziel der Forschungsarbeiten ist es, mit Computersimulationen einen Brenner für Gasturbinen zu entwickeln, der bei niedrigen Schadstoffemissionen eine sichere und effiziente Verbrennung von Wasserstoff ermöglicht.

 

Nachdem in der ersten Phase des Projekts der Schwerpunkt auf grundlegenden Fragestellungen zur sicheren Mischung von Wasserstoff und Luft lag, wird in der zweiten Phase das erlangte Wissen in die Praxis umgesetzt. Das Ziel ist im Jahr 2013 ein neues Brennerkonzept für die Nutzung von Wasserstoff in der Gasturbine zu haben.


Partner des Projekts sind neben dem DLR-Institut für Verbrennungstechnik in Stuttgart, die norwegische Forschungsorganisation SINTEF sowie die Alstom AG, deren Beitrag die industrielle Umsetzbarkeit des entwickelten Brennerkonzepts sicherstellt. Das Bundeswirtschaftsministerium und dem norwegischen Staatsunternehmen GASSNOVA unterstützten das Projekt.


Vor dem Hintergrund der mit Verbrennungsprozessen verbundenen CO2-Problematik sind für die Energieerzeugung Vergasungsprodukte aus Kohle oder Biomasse in das Zentrum des Interesses gerückt. Auch die „Methanisierung“ von Wasserstoff aus einer durch überschüssigen Windstrom betriebenen Hydrolyse wird vermehrt diskutiert. Je nach eingesetztem Brennstoff und Vergasertyp erhält man Gase mit unterschiedlichen Anteilen von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Kohlendioxid und Wasser. Ferner fallen wasserstoffreiche Gasmischungen in einer Vielzahl von Prozessen in der chemischen Industrie an, die in Zukunft verstärkt für die Energieerzeugung eingesetzt werden können.


Im Produktspektrum dieser zwei Prozessklassen zeichnet sich Wasserstoff durch eine hohe Flammengeschwindigkeit, einen weiten Zündbereich und eine hohe Flammentemperatur aus. Deshalb zeigen Erdgas/Wasserstoff-Mischungen eine starke nichtlineare Abhängigkeit der Zündverzugszeit von Druck und Temperatur, die bei der Auslegung von Brennkammern für Gasturbinen zu berücksichtigen ist.

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