Das MARPOWER-Projekt (Energieerzeugungssystem mit kohlenstofffreier Gasturbine für den maritimen Transport) hat bedeutende Fortschritte zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen in der maritimen Transportindustrie erzielt. Dieses Projekt, das mit Unterstützung der Europäischen Union ins Leben gerufen wurde, entwickelt ein Energiesystem auf Basis von Gasturbinen zur Stromerzeugung und Kraft-Wärme-Kopplung auf Schiffen. Das System ist so konzipiert, dass es mit verschiedenen nachhaltigen Kraftstoffen arbeitet und zur Verbesserung der Gesamteffizienz beiträgt.
Details zu Design und technologischen Fortschritten
Zwei Jahre nach Projektbeginn sind das Gesamtdesign und das System abgeschlossen, und es wurden präzise Designs für die Hauptkomponenten entwickelt. Mehrere Schlüsseltechnologien haben die Produktions- und experimentelle Testphase erreicht, und das digitale Modell (Digital Twin) wird schrittweise komplexer. Zu diesen Fortschritten gehören die Optimierung von Kompressoren und Turbinen sowie der erfolgreiche Test eines Prototyps der Brennkammer mit 100 Prozent Wasserstoff.
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Die Leistung des MARPOWER-Systems hängt von der Leistung seiner Kompressoren und Turbinen ab. Das Design für die Niederdruck- und Hochdruckkompressoren ist abgeschlossen, und aerodynamische und Kühldesigns für die Hochdruckturbine sowie das Design und die Optimierung der Niederdruckturbine wurden ebenfalls durchgeführt. Die Entwicklung dieses Systems muss die spezifischen architektonischen Merkmale von MARPOWER berücksichtigen, einschließlich der Konfiguration mit zwei Wellen, die beide mit derselben Winkelgeschwindigkeit arbeiten.
Kraftstoffflexibilität und thermische Optimierung
Kraftstoffflexibilität ist eines der Schlüsselmerkmale des MARPOWER-Konzepts. Dieses System wurde entwickelt, um nachhaltige und kohlenstoffneutrale Kraftstoffoptionen wie Wasserstoff, Ammoniak, erneuerbares Methanol und erneuerbares Methan zu akzeptieren. Der Prototyp der MARPOWER-Brennkammer mit 100 Prozent Wasserstoff wurde in einem Strömungslabor gebaut und getestet.
Experimentelle Ergebnisse zusammen mit weiteren Simulationen unterstützen nun das Design eines zweiten Prototyps. Dieses Design umfasst ein flexibles Luftverteilungssystem und weitere geometrische Optimierungen, die zur Erhöhung der Kraftstoffflexibilität beitragen.
Die Verbesserung der Gesamteffizienz von MARPOWER hängt nicht nur von der Leistung der Gasturbine selbst ab, sondern auch von der verstärkten Nutzung der im und unterhalb des Zyklus vorhandenen thermischen Energie. Ein großflächiger Prototyp eines Rekuperators wurde gebaut und montiert und hat nicht-destructive Tests sowie Drucktests bei 22,3 bar (ungefähr 22-mal atmosphärischer Druck) erfolgreich bestanden. Dieser Rekuperator recycelt Wärme im Gasturbinenzyklus.
Das MARPOWER-Projekt kombiniert die Rekuperation mit einem System zur Rückgewinnung von Abwärme (Waste Heat Recovery System), um die Abwärme besser zu nutzen. Das Design dieses Systems umfasst den WHR-Kessel und den zugehörigen Zyklus.
Der Einsatz von aktiven magnetischen Lagern (AMBs) in Hochgeschwindigkeitsrotoren ist ein weiterer Vorteil des MARPOWER-Projekts. Diese Lager unterstützen den Rotor kontaktlos und ermöglichen eine aktive Positionskontrolle. Ein neues axiales AMB wurde entworfen und gebaut und in ein vorhandenes Testgerät integriert.
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