TU Project - BIO-CO₂ncept
"BIO-CO₂ncept"
Das TU Project Bio-CO2ncept wurde in Zusammenarbeit des Fachgebietes für Luftfahrtantriebe am Institut für Luft- und Raumfahrt (ILR) der Technischen Universität Berlin und dem Instituto Technológico de Aeronáutica (ITA) ins Leben gerufen.
Aus dieser Zusammenarbeit entsteht derzeit am ILR der Prototyp einer Kleingasturbine mit dem Namen Bio-CO2ncept. Das Ziel dieser Gasturbine ist es, eine stationäre, kompakte und umweltfreundliche CO2 – neutrale Turbomaschine zur dezentralen Stromerzeugung mit Hilfe von Biogasen zu entwickeln und zu testen. Ausgangspunkt der Entwicklung ist die derzeitige Verbrennung von Biogasen, insbesondere im Süden Brasiliens. In dieser Region sind Betriebe und Landwirte durch behördliche Umweltauflagen dazu verpflichtet, die produzierten Biogase mittels Fackeln zu verbrennen. Dies geschieht jedoch ohne Verwertung der thermischen Energie und ist zudem sehr kostenintensiv.
Die Bio-CO2ncept wird dazu verwendet, diese thermische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Kreisprozess basiert, wie bei herkömmlichen Gasturbinen auf dem Joule-Prozess. Jedoch erfolgt die Entspannung über zwei Turbinen, einer Core Turbine und einer Power Turbine.
Erstere betreibt den Verdichter, um das benötigte Druckverhältnis und den Luftmassenstrom für die Maschine zu liefern. Die Power Turbine, welche über ein Getriebe mit einem Generator verbunden ist, wird zur Umwandlung der thermischen in elektrischen Energie verwendet. Innovativ an diesem Konzept ist jedoch, dass, hingegen der üblichen Positionierung, die Power Turbine der Core Turbine vorgeschaltet ist. Um die Stabilität des Kreisprozesses trotz der Position von Power Turbine und Core Turbine nicht zu gefährden, befindet sich am Ausgang der Brennkammer ein Bypassventil, welches einen Teil des Massenstroms an der Power Turbine vorbei leitet und der Core Turbine direkt zur Verfügung stellt (s. Abbildung).
Um diese Maschine kosteneffizient zu entwickeln, wird die Bio-CO2ncept aus bereits existierenden Komponenten konstruiert. Diese werden in der Entwicklung untereinander abgestimmt, sodass ein effizienter Betrieb der Maschine möglich ist.
Für den Testbetrieb ist die Bio-CO2ncept mit digitalen Druck-, Temperatur-, Massenstrom- und Drehzahlsensoren instrumentiert, um eine große Anzahl an Informationen zu erhalten. Die Zufuhr mit Biogas erfolgt über eine Biogas-Anlage, welche elektronisch geregelt wird. Alle Daten der Maschine werden im Betrieb an den zentralen Kontrollstand übermittelt und können von dort aus gesteuert und online überwacht werden.
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