 |
|
|
|
|
|
 |
 |
Neues aus der Welt der Wissenschaft |
|
|
|
|
|
|
Neue Wärmekraft-Turbine leistungsfähiger |
|
| | | Grazer Forscher setzen mit der Entwicklung einer effizienteren Turbine - unterstützt vom Wissenschaftsfonds (FWF) - einen Meilenstein in der Stromproduktion bei Wärmekraftwerken. |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Im Zuge eines vom FWF mit acht Millionen Schilling geförderten Schwerpunkt-Projekts verbesserte der Strömungstechniker Wolfgang Sanz gemeinsam mit seinem Forschungsteam vom Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik der TU Graz eine Turbine, mit deren Hilfe der Brennstoffverbrauch gesenkt und die Emission des Treibhausgasses CO2 verringert werden kann. Zudem wurde die Größe der neuen Turbine bei
gleicher Leistung um etwa ein Drittel verkleinert und somit die Baukosten der Maschine verringert.
|
|
Turbinen wichtige Komponenten
Turbinen gehören zu den wichtigsten Komponenten bei der Stromproduktion in thermischen Kraftwerken, wie in Kohle- und Gaskraftwerken. Es handelt sich dabei um Strömungsmaschinen, die in einem rotierenden Laufrad einem Dampf oder einem Gas hohen Drucks und hoher Temperatur mechanische Energie entziehen und durch die rotierende Welle weiterleiten. Von ihrem Wirkungsgrad - sprich dem Verhältnis von Nutzleistung zur aufgewandten Leistung - hängt die Qualität des thermischen Prozesses ab. |
|
|
|
|
|
|
Verbesserung der Strömungsvorgänge |
|
| |
Ziel des Forschungsprojekts war es, die Wirkungsgrade thermischer Turbomaschinen durch die Verbesserung der Strömungsvorgänge in den Schaufelkanälen beziehungsweise im Einlauf und Austritt der Kanäle zu erhöhen.
Um genauere Informationen über die Energieerzeugung in Turbinen bei Überschallgeschwindigkeit zu erhalten, erstellte das Grazer Forschungstem ein Computerprogramm, das mit hoher Genauigkeit die räumliche transsonische - sprich: schallnahe - Strömung in thermischen Turbomaschinen erfasst.
Durch die Anwendung von mehreren Turbulenzmodellen auf verschiedene Testsituationen konnte das Forschungsteam zusätzlich Einblick in die komplizierten Strömungsvorgänge in den Komponenten thermischer Kraftwerke bekommen.
|
|
Chemische Energie in Wärme umgewandelt
Thermische Kraftwerke (auch Wärmekraftwerke genannt) sind Kraftwerke, in denen die chemische Energie von Brennstoffen oder die Kernenergie spaltbaren Materials zunächst in Wärme umgewandelt und dann in Wärmekraftmaschinen - vor allem Turbinen - in mechanische Energie transformiert wird. Diese mechanische Energie kann direkt zum Antrieb von Arbeitsmaschinen verwendet werden oder über einen Generator elektrischen Strom erzeugen. Die häufigsten Wärmekraftwerke sind Dampfkraft-, Gasturbinenkraft- sowie Kernkraftwerke. In geothermischen und Sonnen-Kraftwerken werden die natürlich vorkommenden Wärmegefälle ausgenutzt. |
|
|
|
|
|
|
Komplexe Strömungsvorgänge |
|
| |
Zur Überprüfung der numerischen Ergebnisse wurden die komplexen Strömungsvorgänge in den Turbomaschinen experimentell untersucht. "Wir haben dazu einerseits Versuche an dem im Institut bestehenden transsonischen Windkanal durchgeführt, wobei die Strömung um das Turbinenprofil mit optischen und konventionellen Meßmethoden untersucht wurde und die Daten für die Überprüfung der Rechenergebnisse aus den Computermodellen gewonnen wurden", erläutert der Strömungstechniker Sanz die Forschungsarbeit.
"Andererseits konnten wir einen Turbinenprüfstand entwickeln und bauen, der Einblick in die schallnahe Strömung unter realen Bedingungen gibt. Die gewonnenen Informationen aus den Computermodellen und die Beobachtungen aus den Experimenten helfen uns schlußendlich bei der Konstruktion eines neuen
Typs von transsonischer Turbine."
|
|
|
|
|
|
Basis für Einbildung in weitere EU-Projekte |
|
| |
Der Prüfstand bildet künftig eine wichtige Basis für die weitere Einbindung des Grazer Instituts in die internationale Forschung und in weitere EU-Projekte. So haben schon internationale Firmen des Turbomaschinen- und Flugtriebswerksbau Interesse an einer Zusammenarbeit gezeigt.
Die Prototypen der neuentwickelten Turbinen werden bereits in Italien zur Energiegewinnung in thermischen Kraftwerken eingesetzt. Dabei hat sich bereits bestätigt, dass damit der Brennstoffverbrauch gesenkt und die Emission des Treibhausgases CO2 verringert werden kann.
|
|
|
01.01.2010 |
