Forschungsthemen

Die Förderinitiative Cooretec hat von 2004 bis 2016 ca. 500 Forschungsprojekte gefördert. Diese Seite gibt einen nach Oberbegriffen (sogenannte Projekt-Cluster) sortierten Überblick über zentrale Ergebnisse.

Forschungsverbund THERRI / 03.06.2015

Die Anforderungen an fossile Kraftwerke haben sich grundlegend geändert. In modernen Anlagen liegt der Fokus auf einer flexiblen Fahrweise. Denn die Kraftwerke müssen bis auf Weiteres die Residuallast – also die Last, die nicht von erneuerbaren Energien bereitgestellt wird – zur Verfügung stellen. Doch das bedeutet auch, dass die Kraftwerke flexibel reagieren müssen. Allerdings belasten viele An- und Abfahrvorgänge aufgrund von Temperatur- und Innendruckschwankungen das Material. Um eine größtmögliche Sicherheit und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten sind belastbare Vorhersagen zu Bauteilen ein wichtiger Schritt hin zu modernen Kraftwerken. weiterlesen

Projekt-Cluster

Dampfkraftwerke mit einer Einspritztemperatur über 700 °C und mit 350 bar Druck erreichen höhere Wirkungsgrad. Doch bisher verwendete Materialien halten diese Temperaturen und Drücke nicht aus. Deswegen erforschen Konstrukteure geeignete Werkstoffe. Für diese Bedingungen müssen neue Auslegungskonzepte wie auch Verbindungs- und Dichttechniken erforscht werden. Das gilt zum Beispiel für Kesselbauteile, Dampfturbinen, Ventile und Rohrleitungen. weiterlesen

Projekt-Cluster

Das Kombikraftwerk mit integrierter Kohlevergasung ist eine Kraftwerkstechnologie, bei der Kohle in einer vorgeschalteten Vergasungsanlage (z. B. Flugstromvergaser) bei hohen Temperaturen und unter einem Druck von ca. 30 bar in Synthesegas umgewandelt wird. In zusätzlichen Verfahrensschritten kann das CO des Gases zu CO2 umgewandelt und abgetrennt werden (IGCC mit CCS). Das gereinigte Brenngas wird in einem nachgeschalteten Gas-und-Dampf(GuD)-Kombiprozess zur Stromerzeugung eingesetzt. weiterlesen

Projekt-Cluster

Das Oxyfuel-Verfahren bezeichnet die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit reinem Sauerstoff verstanden. Da bisher viel Energie bei Sauerstoffherstellung verbraucht wird, werden neue Verfahren entwickelt. Ein weiteres Ziel der Forschung ist die Optimierung des Verbrennungsprozesses mit Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas. weiterlesen

Projekt-Cluster

Die CO2-Wäsche wird auch Post-Combustion-Capture-Verfahren genannt („nach der Verbrennung abtrennen“). Es handelt es sich bevorzugt um eine Rauchgaswäsche mit einem chemischen Absorptionsmittel bzw. alternativ auch um eine trockene CO2-Adsorption, welche einem konventionellen fossil befeuerten Kraftwerk nachgeschaltet wird. weiterlesen

Projekt-Cluster

Sind zukünftige Dampfkraftwerke, die CO2 abtrennen können, auch flexibel genug, um einen Beitrag für eine geregelte Stromversorgung zu liefern? Sind sie im Stande Versorgungslücken wegen der fluktuierenden Stromerzeugung von Wind- und Solarenergie auszugleichen? Kann durch die CO2-Abtrennung und anschließende CO2-Verdichtung die Flexibilität in Bezug auf die Bereitstellung von Regelenergie im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken gesteigert oder doch zumindest gleich gehalten werden? weiterlesen

Projekt-Cluster

Bei der Verfeuerung feuchter Braunkohle mit einem Wassergehalt von mehr als 45 % in Kraftwerken eröffnet die Vortrocknung der Rohkohle die Möglichkeit, den Wirkungsgrad um bis zu 10 % zu erhöhen.

Derzeit befinden sich zwei Verfahren zur externen Kohletrocknung in der Entwicklung. weiterlesen

Projekt-Cluster

Hybridkraftwerke kombinieren verschiedene Energieträger – so kann die fluktuierende Erzeugung aus erneuerbaren Energien ausgeglichen und bedarfsgerecht produziert werden. Forscher erwarten ein hohes Marktpotenzial für solare Hybridkraftwerke - eine Kombination von Gas- und solaren Dampfprozessen. Die Forschung und Entwicklung solarthermischer Turmkraftwerke mit solar-hybrid befeuerten Gasturbinen wurde in einem Systemtest erfolgreich auf der Plataforma Solar de Almeria (PSA, Spanien) demonstriert. weiterlesen

Projekt-Cluster

Seit 2009 läuft die Entwicklung eines Hochtemperatur-Wärmespeichers für Gas- und Dampfturbinenkraftwerke. Die Integration eines solchen Speichers in den Kraftwerksprozess entkoppelt zeitlich die Bereitstellung von Strom und Wärme: Die tagsüber über den Kundenbedarf hinaus produzierte Wärme lässt sich im Speicher parken und kann nachts bei abgeschalteter Gasturbine wieder abgegeben werden. Bisher ist diese Trennung bei GuD-Kraftwerken, die in umweltfreundlicher Kraft-Wärme-Kopplung betrieben werden, nicht möglich. weiterlesen

Projekt-Cluster

Die Mikrogasturbine dient als eine zentrale Versuchsanlage zur Erforschung und Umsetzung verschiedener Anlagenkonzepte zur nachhaltigen dezentralen Energiebereitstellung sowie eines Hybrid-Kraftwerks bestehend aus Hochtemperaturbrennstoffzelle und Gasturbine. weiterlesen

Projekt-Cluster

Die Leistung der Turbomaschinen wird erhöht, indem man die entscheidenden Faktoren – Temperatur und Druck – steigert. Dies ist nur mit Hilfe neuer Werkstoffe und optimierter Technologien bei Kühlung und Beschichtung möglich. weiterlesen

Projekt-Cluster

Um in Gasturbinen höhere Wirkungsgrade zu erzielen, ist die Turbineneintrittstemperatur deutlich anzuheben. Dafür müssen neue Brennersysteme entwickelt werden, welche auch bei höherer Brennstoffflexibilität oder Abgasrückführung besonders niedrige Emissionen und erweiterte Stabilitätsgrenzen aufweisen. Geänderte Brennstoffpezifikationen, höhere Flammtemperaturen und Schadstoffminimierung müssen verbrennungstechnisch beherrscht werden. Zur Bereitstellung von Regelenergie ist außerdem eine optimale Verbrennung im Teillastbetrieb gefragt. weiterlesen

Projekt-Cluster

Verdichter bauen mit ihren Schaufeln Druck auf und komprimieren Gase. Dagegen nutzen Turbinen den Druck von Strömungsmedien wie Dampf oder Gasen, um deren Expansion als Kraft auf ihren Schaufeln in Drehungen (Rotation) umzusetzen. In beiden Fällen geschieht dies umso effizienter je weniger Verluste in den Strömungen durch Wirbel und Abrisse entstehen. Die Forschung optimiert diese Kraftübertragungen zwischen Druck und Schaufeln durch Minimierung der Strömungsverluste immer weiter. weiterlesen

Projekt-Cluster

Forscher suchen nach Isolatoren, die Generatoren effizienter machen. Die Weiterentwicklung von Isolationssystemen durch Einsatz von Nanopartikeln bietet das Potenzial, Generatoren bei gleicher Baugröße mit größerer Leistung und verbessertem Wirkungsgrad zu betreiben. Dies eröffnet die Möglichkeit, wirkungsgrad- und leistungssteigernde Maßnahmen an Kraftwerksblöcken mit reduziertem Erneuerungsaufwand an den Generatoren durchzuführen. weiterlesen

Projekt-Cluster

Die schwankende Stromerzeugung durch Windkraft nimmt immer weiter zu. Um ein Überangebot bei starkem Wind mit Zeiten hoher Nachfrage während einer Windflaute auszugleichen, sollen Druckluftspeicher helfen. Ein Druckluftspeicher ist eine Anlage zur kurzfristigen Speicherung elektrischer Energie. Sie nutzt zum Beispiel an windreichen Tagen überschüssigen Strom zur Erzeugung von Druckluft und lagert diese in einer Kaverne ein. weiterlesen

Projekt-Cluster

Turbinen, die wasserstoffreiche Gase verbrennen können, benötigt man beim Gas- und Dampfturbinen-Kombiprozess, dem eine Kohlevergasung vorgeschaltet ist (IGCC). Das nach dem Vergaser vorliegende Synthesegas besteht im Wesentlichen aus CO2 und Wasserstoff (H2). Ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt ist es daher, brennstoffflexible, zuverlässige und zugleich schadstoffarme Gasturbinen für solche H2-reichen Synthesegase zu entwickeln. weiterlesen

Projekt-Cluster

Im emissionsreduzierten Kraftwerk der Zukunft werden neben den Hauptkomponenten Gas- und Dampfturbine auch spezielle Turbomaschinen von Bedeutung für die Luftzerlegung und Kompression von Kohlendioxid in CO2-Abscheide- und Einspeicheranlagen sein. Der Grund: Diese Turbomaschinen bestehen aus Kompressoren und gegebenenfalls ihren Turbinenantrieben. weiterlesen

Projekt-Cluster

Um den klimaschädlichen CO2-Ausstoss von fossilen Kraftwerken und Industriebetrieben aus dem Zement und Stahlsektor zu senken, gibt es die Möglichkeiten der CO2-Sequestrierung und Speicherung, kurz CCS für Carbon Dioxide Capture and Storage und CO2-Abscheidung und Verwendung, kurz CCU für Carbon Capture and Usage. weiterlesen

Projekt-Cluster

Derzeit werden weltweit erhebliche Forschungsaktivitäten unternommen, um einen baldigen Einsatz von Techniken zum Abtrennen und Lagern von CO2 zu ermöglichen (CCS-Technologien). Neben den nationalen und internationalen Forschungsprogrammen sind für den wissenschaftlichen Diskussionsprozess Netzwerke mit großer Sichtbarkeit installiert worden. weiterlesen

Projekt-Cluster

Im Rahmen der Untersuchungen zu CO2-REduktions-TEChnologien (COORETEC) in fossil befeuerten Kraftwerken wurden die nach heutigem Kenntnisstand aussichtsreichsten Technologien herausgearbeitet.

Mit Fokus auf die derzeit im COORETEC-Programm weiterverfolgten Prozesse zielt dieses Forschungsvorhaben auf die Definition von einheitlichen bzw. vergleichbaren Randbedingungen für die realitätsnahe Wirkungsgradberechnung unterschiedlicher Kraftwerksprozesse ab. weiterlesen

Aktuelle Publikation

Der deutsche Weg zur Smart Power Generation (PDF 940 KB)

Hintergrundinformation

Turbomaschinen.
Schlüsselkomponenten für mehr Effizienz in der Energieversorgung (PDF 2,47 MB)