Elektrik, ısı ve ulaşım sektörlerinin birbirine bağlı olduğu ağ bağlantılı bir enerji sisteminde, farklı enerji dönüştürücüler kullanılmalıdır. Gaz türbinleri ile elektrik, gaz veya sıvı yakıtlardan oldukça verimli bir şekilde üretilebilir. Bugün, gaz türbinli elektrik santralleri neredeyse her zaman doğal gaz kullanıyor, ancak gelecekte yenilenebilir kaynaklardan elde edilen yakıtları kullanarak iklim açısından nötr bir şekilde işletilecekler. Güç ve yakıt esneklikleri nedeniyle gaz türbinleri, giderek daha fazla kesintili yenilenebilir kaynaklara dayalı bir enerji sisteminde dengeleyici ve tamamlayıcı bir rol oynayabilir. Yakıt pilleri ile hidrojen, elektrik ve ısı üretmek için ihtiyaç duyulduğunda ve yüksek verimlilikle kullanılabilir. Hidrojen elde etmek için elektroliz daha da geliştirilmekte ve çeşitli yüksek sıcaklıkta güneş enerjisi süreçleri araştırılmaktadır.
Çalışma, DLR Yanma Teknolojisi Enstitüsü, DLR Tahrik Teknolojisi Enstitüsü, DLR Malzeme Araştırma Enstitüsü ve DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’nde yürütülüyor.
gaz türbinleri
Genel gaz türbini sistemi, ana bileşenler kompresör, yanma odası ve türbinden oluşur. Geleceğin enerji sisteminde esnek çalışmadan kaynaklanan gereksinimler için tam olarak tasarlanmalı ve optimize edilmelidir. Akış alanı, yanma sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar ve bileşenlerin buna dayalı olarak modellenmesi gaz türbini gelişimi için gereklidir. Atmosferik test tezgahlarında ve yüksek basınç test tezgahlarında, optik olarak erişilebilir yanma odalarında optik ve lazer tabanlı yöntemler kullanılarak gerçekçi koşullar altında detaylı ölçümler yapılır. Aerodinamik incelemeler özel kompresör veya türbin test tezgahlarında yapılır. DLR, modelleme için kapsamlı sayısal simülasyon araçları geliştirmiştir: yanma odası akışlarını simüle etmek için THETA akış çözücü, çok kademeli kompresörlerin ve her tür türbinin yüksek hassasiyetli sabit ve geçici hesaplamaları için TRACE, otomatik DLR tasarım optimize edici AutoOpti ve genel olarak GTLab gaz türbinlerinin sistem simülasyonu.
Yeni tip yanma odası sistemleri geliştirirken, 1 kWel’den birkaç yüz MWel’e kadar güç sınıflarındaki sabit gaz türbinlerine odaklanılır. Şu anda en yaygın kullanılan girdaplı brülör konseptlerine ek olarak, özellikle büyük yakıt esnekliğine, geniş bir çalışma aralığına ve termoakustiklere karşı düşük duyarlılığa sahip yenilikçi FLOX® yanma odaları araştırılmaktadır.
emisyonlar
Kirletici emisyonların azaltılması, gaz türbinleri için yeni yakıcıların geliştirilmesinde ve geleceğin sentetik yakıtlarının tasarımında önemli bir itici güçtür. İlgili kirleticiler nitrojen oksitler, karbon monoksit, yanmamış hidrokarbonlar ve sıvı yakıtlar için kurumdur. Aynı zamanda, sera gazı karbondioksit emisyonları azaltılacaktır. Düşük emisyonlu yanma konseptleri geliştirirken aynı zamanda yük ve yakıt esnekliği, artan verimlilik ve güvenilir çalışma sağlamak özel bir zorluktur.
Düşük emisyonlu yanma proseslerini tasarlamak için fiziksel-kimyasal modellerin iyileştirilmesi ve hesaplama kodlarına entegre edilmesi gerekmektedir. Modellemenin temeli, teknik olarak ilgili alev koşullarını simüle etmek için hem jenerik yanma sistemlerinde hem de test tezgahlarında şok tüpü ve lazer spektroskopik ölçümler üzerindeki reaksiyon kinetik araştırmalarıdır.
Kararsız yanma süreçleri
Ateşleme (kendiliğinden tutuşma ve kıvılcımla tutuşma), sönme ve kararsız alevler gibi geçici yanma süreçleri, gaz türbini yakıcılarında merkezi öneme sahiptir. Çoğunlukla istenmeyen bu işlemler, akış alanı ile yanma reaksiyonları arasındaki etkileşimden güçlü bir şekilde etkilenir ve yüksek dinamikleri nedeniyle hem sayısal hem de deneysel araştırmalar için büyük bir zorluk teşkil eder ve gerçekçi yanma odaları kullanılır. Burada da gerçek sistemleri olabildiğince doğru bir şekilde simüle edebilmek için bulgular karmaşık yanma modellerine entegre edilmiştir.
Mikro gaz türbinine dayalı enerji santrali konseptleri
1 kW’tan birkaç 100 kW’a kadar elektrik çıkışlarına sahip mikro gaz türbinleri, binalarda, ticarette, ticarette, hizmetlerde ve küçük ve orta ölçekli sanayi şirketlerinde merkezi olmayan güç ve ısı temini (kombine ısı ve güç, CHP) için kullanılır. Büyük enerji santralleriyle karşılaştırıldığında, küçük, merkezi olmayan CHP üniteleri, yerinde enerji üretimi yoluyla yakıt dağıtımlarının yanı sıra, büyük nakliye ve dönüşüm kayıplarının olmaması ve son tüketiciye elektriğe ek olarak ısı da sağlanabilmesi avantajını sunar. oluşturuldu.
Araştırma faaliyetleri, mikro gaz türbinlerine dayalı enerji santrali konseptlerinin geliştirilmesi ve tasarımına odaklanmaktadır. Burada, bir mikro gaz türbininin bir SOFC yakıt hücresine bağlanması gibi geleneksel sistemlerin yanı sıra yenilikçi konseptler de ele alınmaktadır.
yakıt hücreleri ve elektroliz
Yakın teknik ilişkimiz nedeniyle, kapsamlı elektrokimyasal uzmanlığımızı yakıt pillerini (PEFC ve SOFC) ve elektrolizörleri daha da geliştirmek için kullanıyoruz. Her iki bileşen için de pratik kullanım için verimli, sağlam ve uygun maliyetli çözümler geliştirmek önemlidir. Burada operasyon sırasında zayıf noktaları tespit edebilmek için yerinde teşhis teknikleri ve ayrıca oldukça etkili reaksiyon yüzeylerinin geliştirildiği kaplama teknolojisi önemli bir rol oynamaktadır. Yakıt pilleri üzerindeki çalışma, özellikle sabit sistemlere ve ayrıca motorlu taşıtlar ve uçaklar için mobil sistemlere entegrasyonu içerir.
Çalışma, DLR Yanma Teknolojisi Enstitüsü, DLR Tahrik Teknolojisi Enstitüsü, DLR Malzeme Araştırma Enstitüsü ve DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’nde yürütülüyor.
gaz türbinleri
Genel gaz türbini sistemi, ana bileşenler kompresör, yanma odası ve türbinden oluşur. Geleceğin enerji sisteminde esnek çalışmadan kaynaklanan gereksinimler için tam olarak tasarlanmalı ve optimize edilmelidir. Akış alanı, yanma sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar ve bileşenlerin buna dayalı olarak modellenmesi gaz türbini gelişimi için gereklidir. Atmosferik test tezgahlarında ve yüksek basınç test tezgahlarında, optik olarak erişilebilir yanma odalarında optik ve lazer tabanlı yöntemler kullanılarak gerçekçi koşullar altında detaylı ölçümler yapılır. Aerodinamik incelemeler özel kompresör veya türbin test tezgahlarında yapılır. DLR, modelleme için kapsamlı sayısal simülasyon araçları geliştirmiştir: yanma odası akışlarını simüle etmek için THETA akış çözücü, çok kademeli kompresörlerin ve her tür türbinin yüksek hassasiyetli sabit ve geçici hesaplamaları için TRACE, otomatik DLR tasarım optimize edici AutoOpti ve genel olarak GTLab gaz türbinlerinin sistem simülasyonu.
Yeni tip yanma odası sistemleri geliştirirken, 1 kWel’den birkaç yüz MWel’e kadar güç sınıflarındaki sabit gaz türbinlerine odaklanılır. Şu anda en yaygın kullanılan girdaplı brülör konseptlerine ek olarak, özellikle büyük yakıt esnekliğine, geniş bir çalışma aralığına ve termoakustiklere karşı düşük duyarlılığa sahip yenilikçi FLOX® yanma odaları araştırılmaktadır.
emisyonlar
Kirletici emisyonların azaltılması, gaz türbinleri için yeni yakıcıların geliştirilmesinde ve geleceğin sentetik yakıtlarının tasarımında önemli bir itici güçtür. İlgili kirleticiler nitrojen oksitler, karbon monoksit, yanmamış hidrokarbonlar ve sıvı yakıtlar için kurumdur. Aynı zamanda, sera gazı karbondioksit emisyonları azaltılacaktır. Düşük emisyonlu yanma konseptleri geliştirirken aynı zamanda yük ve yakıt esnekliği, artan verimlilik ve güvenilir çalışma sağlamak özel bir zorluktur.
Düşük emisyonlu yanma proseslerini tasarlamak için fiziksel-kimyasal modellerin iyileştirilmesi ve hesaplama kodlarına entegre edilmesi gerekmektedir. Modellemenin temeli, teknik olarak ilgili alev koşullarını simüle etmek için hem jenerik yanma sistemlerinde hem de test tezgahlarında şok tüpü ve lazer spektroskopik ölçümler üzerindeki reaksiyon kinetik araştırmalarıdır.
Kararsız yanma süreçleri
Ateşleme (kendiliğinden tutuşma ve kıvılcımla tutuşma), sönme ve kararsız alevler gibi geçici yanma süreçleri, gaz türbini yakıcılarında merkezi öneme sahiptir. Çoğunlukla istenmeyen bu işlemler, akış alanı ile yanma reaksiyonları arasındaki etkileşimden güçlü bir şekilde etkilenir ve yüksek dinamikleri nedeniyle hem sayısal hem de deneysel araştırmalar için büyük bir zorluk teşkil eder ve gerçekçi yanma odaları kullanılır. Burada da gerçek sistemleri olabildiğince doğru bir şekilde simüle edebilmek için bulgular karmaşık yanma modellerine entegre edilmiştir.
Mikro gaz türbinine dayalı enerji santrali konseptleri
1 kW’tan birkaç 100 kW’a kadar elektrik çıkışlarına sahip mikro gaz türbinleri, binalarda, ticarette, ticarette, hizmetlerde ve küçük ve orta ölçekli sanayi şirketlerinde merkezi olmayan güç ve ısı temini (kombine ısı ve güç, CHP) için kullanılır. Büyük enerji santralleriyle karşılaştırıldığında, küçük, merkezi olmayan CHP üniteleri, yerinde enerji üretimi yoluyla yakıt dağıtımlarının yanı sıra, büyük nakliye ve dönüşüm kayıplarının olmaması ve son tüketiciye elektriğe ek olarak ısı da sağlanabilmesi avantajını sunar. oluşturuldu.
Araştırma faaliyetleri, mikro gaz türbinlerine dayalı enerji santrali konseptlerinin geliştirilmesi ve tasarımına odaklanmaktadır. Burada, bir mikro gaz türbininin bir SOFC yakıt hücresine bağlanması gibi geleneksel sistemlerin yanı sıra yenilikçi konseptler de ele alınmaktadır.
yakıt hücreleri ve elektroliz
Yakın teknik ilişkimiz nedeniyle, kapsamlı elektrokimyasal uzmanlığımızı yakıt pillerini (PEFC ve SOFC) ve elektrolizörleri daha da geliştirmek için kullanıyoruz. Her iki bileşen için de pratik kullanım için verimli, sağlam ve uygun maliyetli çözümler geliştirmek önemlidir. Burada operasyon sırasında zayıf noktaları tespit edebilmek için yerinde teşhis teknikleri ve ayrıca oldukça etkili reaksiyon yüzeylerinin geliştirildiği kaplama teknolojisi önemli bir rol oynamaktadır. Yakıt pilleri üzerindeki çalışma, özellikle sabit sistemlere ve ayrıca motorlu taşıtlar ve uçaklar için mobil sistemlere entegrasyonu içerir.