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Neuer Teststand für umweltfreundlichere Turbinen eingeweiht

rolls-royce smallKöln - Weniger Emission, weniger Lärm und ein geringerer Treibstoffverbrauch. Dies sind die Ziele der Weiterentwicklung bestehender und neuer Gasturbinen für Anwendungen in der Energietechnik und in der Luftfahrt.

Gemeinsam mit den Industriepartnern Rolls-Royce Deutschland und Alstom, erweitert das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Standort Köln die Infrastruktur zur Entwicklung umweltfreundlicherer Turbinen. Nach einjähriger Bauzeit und einer Investition von rund 50 Millionen Euro wurde der neue Hochdruckbrennkammerprüfstand 5 (HBK5) Ende November 2014 eingeweiht.

Ganz gleich ob als Antrieb im Luftverkehr oder als Stromerzeuger im Kraftwerk: Gasturbinen sind ein Teil unseres Alltags, auch wenn dies meist unbewusst ist. Die Turbinentechnik ist innerhalb der letzten Jahrzehnte stetig verbessert worden. Die Emissionen sanken, während die Leistung und die Zuverlässigkeit gesteigert wurden. Um diese Entwicklung fortzusetzen, müssen die Vorgänge bei der Verbrennung des Kraftstoffs noch besser verstanden werden. Mit diesem Wissen lassen sich Einflüsse, wie das Zerstäuben des Kraftstoffs in der Brennkammer und die Geometrie der Kammer selbst, noch besser steuern. Der HBK5 bietet mit seiner thermischen Leistung von 125 Megawatt, die der Leistung von ca. 1.000 Mittelklasse-PKW entspricht, im Bereich der Brennkammerprüfstände neue Entwicklungs- und Testmöglichkeiten.

Die Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie auf diesem Feld ist langfristig ausgelegt: 30 Jahre lang soll der HBK5 betrieben werden. Rolls-Royce und Alstom bringen jahrzehntelange Erfahrung im Bau zuverlässiger, emissionsarmer und leistungsstarker Gasturbinen in die Partnerschaft ein und garantieren eine schnelle Markteinführung neuer Technologien. Das DLR verfügt über die entsprechende Infrastruktur und mehr als 50 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der Antriebstechnik sowie der Entwicklung von Versuchsverfahren und Messtechnik.

“Die Tatsache, dass zwei so namhafte Unternehmen wie Rolls-Royce und Alstom mit dem HBK5 am DLR-Standort Köln eine 30-jährige Partnerschaft mit uns eingehen, zeugt von dem Vertrauen, das wir uns erarbeitet haben, und dass wir mit der Ausrichtung unserer Forschung die richtigen Wege beschritten haben.“ sagte Klaus Hamacher, Stellvertretender Vorstandsvorsitzender des DLR.

Neue Generationen von Flugzeugantrieben

Die europäische Luftfahrtindustrie hat sich im Rahmen des Flightpath 2050 Programms ehrgeizige Ziele zur Entwicklung noch umweltverträglicherer Flugzeugantriebe gesetzt. Ein Schlüsselelement dafür ist die Entwicklung neuer Brennkammer-Konzepte.

Um die bisher mit Kerntriebwerks-Prototypen erzielten Ergebnisse bis zur Marktreife weiterentwickeln zu können, sind Tests aller Komponenten unter möglichst wirklichkeitsnahen Bedingungen notwendig.

Im neuen Hochtemperatur- und Hochdruckprüfstand HBK5 wird es erstmals möglich sein, einen kompletten Brennkammer-Ring außerhalb eines Triebwerks unter anspruchsvollsten Bedingungen zu erproben: Eintrittsdruck, Ein- und Austrittstemperatur sowie die Menge der einströmenden Luft können der Situation während eines Flugzeugstarts angeglichen werden.


 Die Reproduktion der Einsatzbedingungen eines Triebwerks ermöglicht die Entwicklung neuer Verfahren zur Kühlung der Brennkammerwände oder neuartiger Einspritzdüsen, die den Kraftstoff in der Brennkammer noch feiner zerstäuben. Dadurch können diverse Emissionen, wie beispielsweise Stickoxide, noch einmal verringert werden. Die Erprobung neuer Materialen und Herstellungsprozesse für künftige Brennkammern dient aber auch dazu, die Lebensdauer einzelner Komponenten zu optimieren und somit die Kosten für die Nutzer zu verringern.

Die Anlage wird für künftige Triebwerks-Entwicklungsprogramme von Rolls-Royce eingesetzt werden. Sie ergänzt die anderen Testanlagen des Unternehmens, wie beispielsweise den neuen Entwicklungs-Prüfstand für zivile Großtriebwerke in Dahlewitz.

Rob Savidge, Director of Engineering Systems and Services bei Rolls-Royce, sagte: „Der Prüfstand wird es uns ermöglichen, Brennkammern unter betriebsähnlichen Bedingungen zu erproben – und das bevor wir mit den eigentlichen Triebwerks- und Flugtests beginnen. Damit leistet er einen wichtigen Beitrag, zukünftige Rolls-Royce Triebwerksprogramme noch umweltverträglicher zu machen und unserer Vision ‚Bessere Antriebe für eine Welt im Wandel‘ gerecht zu werden.“

Entwicklungen für die Energietechnik

Für Alstom ist der Hochdruck-Brennkammerprüfstand HBK5 entscheidend, um modernste Kraftwerksturbinentechnologie weiter zu entwickeln und zu testen. Der Prüfstand ist so konzipiert, dass Brennkammertypen für heutige und zukünftige Gasturbinen unter realistischen Bedingungen, das heißt über den gesamten Lastbereich einer Gasturbine, getestet und optimiert werden können. Weiterhin erlaubt der Prüfstand das Verbrennen von unterschiedlichen Brennstoffen und Brennstoffqualitäten. Die Wahl des Standortes auf dem Gelände des DLR in Köln ermöglicht die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur. Aufgrund der bestehenden Partnerschaft mit dem DLR kann auf eine Vielzahl von Erfahrungen im Testbetrieb sowie beim Zugang zu ähnlichen Forschungsaktivitäten zurückgegriffen werden. Die Kooperation mit dem Industriepartner Rolls-Royce stellt darüber hinaus eine hohe Auslastung des Prüfstandes sicher.

„Der neue Prüfstand ermöglicht das Testen von führenden Brennkammer-Technologien mit dem Ziel, höchste Effizienz und extrem niedrige Emissionen für flexible Gasturbinen zu erreichen. Der Prüfstand wird ein Eckpfeiler in der Validierung der Gasturbinen der nächsten Generation sein. Wir werden dabei von der technologischen Erfahrung des DLR beim Testen und in der Messtechnik profitieren. Mit unserer Entscheidung unterstreichen wir die ausgezeichnete Zusammenarbeit mit dem DLR sowie unsere Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten in Deutschland und Europa. Der Prüfstand wurde bereits in Betrieb genommen und liefert erste Ergebnisse für wichtige Entwicklungsprojekte“, so Charles Soothill, SVP Technology & CTO Alstom Thermal Power.


Kontakt:

Stefan Wriege
Communications Manager (CCR)

Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG
Eschenweg 11, Dahlewitz,
15827 Blankenfelde-Mahlow, Germany

Tel: +49 (0) 33708 6 2228
E-Mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.