"Thermisch hochbelastete, offenporige und gekühlte Mehrschichtsysteme für Kombikraftwerke"

Motivation und Ziele

Heute erzielen moderne kombinierte Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke bei Feuerung mit Erdgas Gesamtwirkungsgrade von 58%. Bei Temperaturen von 1230°C in Gasturbinen ist die Belastungsgrenze der eingesetzten Werkstoffe mit speziellen Kühlmaßnahmen erreicht.

Der Sonderforschungsbereich 561 hat sich zum Ziel gesetzt, die technischen und wissenschaftlichen Grundlagen zu schaffen, um in einem Kombi-Kraftwerk der Zukunft Gesamtwirkungsgrade von rund 65 % zu erreichen. Dazu müssen Turbineneintrittstemperaturen von 1350°C in der Gasturbine und 650 bis 720°C in der Dampfturbine verwirklicht werden. Diese Temperaturen sind nur durch die Entwicklung neuer Werkstofflösungen in Verbindung mit einer Transpirationskühlung/ Effusionskühlung für die Bereiche bzw. Bauteile mit höchster Arbeitstemperatur zu realisieren. Die Brennkammerbauteile und Gasturbinenschaufeln sollen durch diese Kühlung auf Werkstofftemperaturen der lastabtragenden Querschnitte unter 1200°C gehalten werden. Die Rotoren und Gehäusepartien in der Hochdruck- und Mitteldruckdampfturbine sollen durch gelochte Gitterbleche auf Temperaturen unter 650°C bei der Verwendung von ferritischen Rotorstählen gekühlt und die Leitschaufeln und Gehäuseteile im Naßdampfbereich durch flächenhafte Absaugung bestmöglich "entwässert" werden.

Am ISF werden für die Turbinenkomponenten geeignete Fügetechniken erarbeitet. Insbesondere wird das Laserstrahl- und das Kondensator-Impulsschweissverfahren angewendet, um geeignete Gitterlochblech zu erstellen.