Modellentwicklung zur aerothermodynamischen Simulation der Turbomaschinenkomponenten in Mikrogasturbinen für die energetische Biomassenutzung

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Im Hinblick auf eine nachhaltige Versorgung mit elektrischer Energie gewinnen regenerative Energien zunehmend an Bedeutung. Der Einsatz von Biomasse bietet zudem mit den Möglichkeiten der Speicherung interessante Ansätze, die natürlichen Schwankungen, wie sie bei Windkraft- und Photovoltaikanlagen gegeben sind, auszugleichen. Ein effizienter Einsatz der Biomasse führt aus logistischen Gründen zu vergleichsweise kleinen Anlagen, deren elektrische Leistung in der Größenordnung von 100kW liegt. Während für große Gasturbinen und ihre zugehörigen Verdichter und Turbinen sehr ausgereifte Entwicklungswerkzeuge zur Verfügung stehen, ist die Modellbildung bei diesen kleinen Anlagen weniger entwickelt. Hinzu kommt, dass durch die kleinen Abmessungen reibungsbehaftete Vorgänge in Verbindung mit relativ größeren Rauhigkeiten und Spalten erhöhte Verluste zur Folge haben. Eine hohe Effizienz der Verdichtungs- und Expansionsprozesse ist jedoch essentiell für den thermischen Wirkungsgrad des Kreisprozesses. Vor diesem Hintergrund sollen Analysen vermessener Anlagen in Verbindung mit Simulationen der Strömungsvorgänge in den Turbomaschinen die Aussagekraft der Modelle für diese kleinen Anlagen erhöhen und damit die Voraussetzungen für weitergehende Optimierungen schaffen. Die Berücksichtigung variabler Geometrie soll zudem Aufschlüsse über erzielbare Erweiterungen des Betriebsbereiches liefern.