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Oxyfuel
H2/O2 Steam Generator
Die Produktion von Energie aus erneuerbaren Quellen setzt sich im Zuge des Klimawandels weltweit mehr und mehr durch. Damit einher geht jedoch eine unkalkulierbare Schwankung der Stromerzeugung, da weder Sonne noch Wind kontinuierlich Energie liefern können. Es müssen also zum einen neue Technologien zur Energiespeicherung gefunden werden, um die Produktionsspitzen der Erneuerbaren nutzen zu können. Zum anderen müssen Reserveleistungen geschaffen werden, um kurzfistige Leistungsschwankungen im Stromnetz zu verhindern. Um beides bereitzustellen, bietet sich die elektrolytische Spaltung von Wasser in Sauer- und Wasserstoff an. Beide Gase können anschließend verbrannt werden und so zusätzliche Kraftwerksleistung liefern. Die Gase verbrennen zu reinem Wasserdampf und produzieren somit keine Treibhausgasemissionen. Mit der Entwicklung eines solchen stöchiometretischen H2/O2 Dampfgenerators beschäftigt sich die Forschung am Fachgebiet für Experimentelle Strömungsmechanik. Im Gegensatz zu früheren Versuchen der Realisation dieses Konzepts, wird dabei kein Raketenbrenner eingesetzt, dessen Abgas mit Wasser gekühlt wird, sondern ein bei Gasturbinen üblicher, Drall-stabilisierter Brenner, bei dem Brennstoff und Oxydator in eine Dampfumgebung eingedüst werden und dort bei technisch relevanten Temperaturen verbrennen. Besondere Herausforderungen sind die Steuerung des Äquivalenzverhältnisses und das Erreichen einer vollständigen Verbrennung. Im Abgasdampf dürfen nur kleinste Spuren von Wasser- und Sauerstoff zu finden sein. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der entwickelte Brenner zunächst im Wasserkanal untersucht. Sein variabler Aufbau erlaubt es dabei, die Geometrie bezüglich Strömungsfeld und Mischungsqualität zu optimieren. Ausgewählte Konfigurationen werden anschließend in einem eigenen Verbrennungsprüfstand mit angeschlossenem Dampfgenerator auf Verbrennungsstabilität und –vollständigkeit untersucht.