Europas Übergang zu einer zuverlässigen, kostengünstigen Energiewirtschaft erleichtern
Mit dem Ziel, der erste klimaneutrale Kontinent der Welt und gleichzeitig energieunabhängig zu werden, investiert Europa massiv in erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie. Doch um wirklich nachhaltig zu sein, muss die aus diesen Quellen erzeugte saubere Energie sowohl bei Spitzenlast als auch in Phasen mit geringer Last effizient genutzt werden. „Erneuerbare Energie zeigt ihre beste Seite, wenn sie direkt verbraucht wird“, sagt Isaac Boxx, ein Forscher am Institut für Verbrennungstechnik am deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). „Die Herausforderung besteht darin, die in Phasen mit geringer Last erzeugte Energie, die nicht direkt verbraucht wird, effizient einzusetzen.“ Eine Möglichkeit wäre, die überschüssige Energie zur Wasserstoffproduktion zu verwenden. „Wasserstoff kann mit Erdgas gemischt und an Energieversorgungsunternehmen geliefert werden“, erklärt Boxx. „Doch dieses Gemisch muss in herkömmlichen Gasturbinenkraftwerken verbrannt werden. Dieser Prozess könnte die turbulente Flammendynamik, die Verbrennungsstabilität und die Bildung von Schadstoffen verändern.“ Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts HyBurn leitet Boxx eine Bemühung, unser Verständnis der Struktur und Dynamik turbulenter Flammen von wasserstoffangereichertem Erdgas bei den Hochdruck- und Hochtemperaturlastenbedingungen in Gasturbinenbrennkammern voranzubringen. „Dadurch wollen wir zu Europas Übergang zu einer zuverlässigen, kostengünstigen Energiewirtschaft beitragen, die auf der CO2-freien erneuerbaren Energieerzeugung basiert“, fügt er hinzu.
Eine umfangreiche Datenbank mit fortschrittlichen experimentellen Messungen
Eine zentrale Hürde bei der Analyse wasserstoffangereicherter Flammen ist der mangelnde Zugang zu hochwertigen Versuchsdaten. „Die technischen Anforderungen und die erforderliche Spezialinfrastruktur für solche Messungen bei Bedingungen in einer Gasturbinenbrennkammer übersteigen die Kapazitäten der meisten Forschungslabore auf der Welt“, kommentiert Boxx. Er erläutert weiter, dass dieser Mangel an zuverlässigen Versuchsdaten zu Flammen bei motorenrelevanten Bedingungen die Möglichkeiten für numerische Simulationen und Modellierungsgruppen einschränkt, die für die Entwicklung, Testung und Validierung der kostengünstigen Vorhersageanalyseinstrumente erforderlich sind. Diese Instrumente sind für die Konzeption der Verbrennungstechnik der nächsten Generation notwendig. „HyBurn hat dieses Problem behoben, indem es eine einzigartige und extrem umfassende Datenbank mit fortschrittlichen experimentellen Messungen bei den Hochdruck- und Hochtemperaturlastbedingungen in Gasturbinenbrennkammern aufgestellt hat.“
Freie Bahn für eine sauberere, bessere Zukunft für Europa
Der Aufbau dieser Datenbank begann mit der Entwicklung von fortschrittlichen Bildgebungsinstrumenten mit Hochgeschwindigkeitslaser. Mit diesem Instrument wurden dann Flammen in den einzigartigen, optisch zugänglichen Versuchsanlagen zur Hochdruckverbrennung des DLR analysiert. Die Daten wurden mit der Wissenschaft sowie der Industrie ausgetauscht. „Durch diesen Austausch haben wir einen schwierigen und komplexen Testfall aufgestellt, mit dem verschiedene Gruppen ihre Simulations- und Modellierungsergebnisse vergleichen können“, berichtet Boxx. „So können Interessengruppen der Wissenschaft und Industrie wirksam kommunizieren, Ergebnisse austauschen und Innovationen anstoßen, ohne ihr wertvolles und gut geschütztes geistiges Eigentum preiszugeben.“ Nach Boxx ebnet diese Zusammenarbeit den Weg zu einer saubereren, besseren Zukunft für Europa. „Die in diesem vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekt entwickelten Instrumente werden Europas Übergang zu einer stabilen, zuverlässigen und CO2-freien Energieversorgung erleichtern“, meint er abschließend. „Es erfüllt mich mit Stolz, zu dieser Bemühung beigetragen zu haben.“
Schlüsselbegriffe
HyBurn, erneuerbare Energie, Verbrennungstechnik, nachhaltig, saubere Energie, Wasserstoff, Erdgas, Gasturbinenkraftwerke, Gasturbinenbrennkammern, geistiges Eigentum
