Kawasaki Gas Turbine Europe GmbH gewinnt mit ihrem DLE H2-Micro-Mix-Brenner den INNOVATIONSPREIS DER DEUTSCHEN GASWIRTSCHAFT 2022

In Zukunft wird zusätzlich zu Wasserstoff auch die Verbrennung von anderen Gasen wie Erdgas, Biogas, Syngasen oder Gasgemischen möglich sein. Durch die erhöhte Brennstoffflexibilität wird die Micro-Mix-Brennertechnologie zukünftig noch attraktiver und wettbewerbsfähiger. Kawasaki Gas Turbine Europe und seine wissenschaftlichen Partner haben sich erfolgreich einer wesentlichen Herausforderung gestellt. Die mit Wasserstoff und bis zu 50 Prozent Methan betriebsfähigen Gasturbinenbrenner stellen einen wichtigen Beitrag zur CO₂-freien Stromversorgung sowie zur Flexibilisierung unserer künftigen Energieversorgung dar.

Entwicklung innovativer Wasserstoff Verbrennungssysteme für Industriegasturbinen

In Verbindung mit der Nutzung erneuerbarer Energiequellen stellt Wasserstoff einen alternativen Gasturbinenbrennstoff in der künftigen emissionsarmen Stromerzeugung dar. Aufgrund des großen Unterschieds der physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff im Vergleich zu anderen Brennstoffen wie Erdgas können bereits etablierte Dry-Low-Emission (DLE) Gasturbinenverbrennungssysteme nicht unmittelbar für die Wasserstoffverbrennung eingesetzt werden. Daher ist die Entwicklung von DLE-Wasserstoffverbrennungstechnologien eine wesentliche Herausforderung für die Zukunft von mit Wasserstoff betriebenen Gasturbinen.
Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) hat sich dieser Herausforderung angenommen und im letzten Jahrzehnt drei unterschiedliche Wasserstoff-Verbrennungssysteme auf Basis des Gasturbinenaggregates GPB17 entwickelt und getestet.
Die Diffusions-Brennkammer zeichnet sich durch ihre hochflexible Betriebsweise aus. Sie kann sowohl mit 100%igem Wasserstoff als auch mit 100%igem Erdgas betrieben werden. Zudem können beliebige Gasgemische aus Wasserstoff und Erdgas eingestellt werden. Um niedrige NOx-Emissionen zu erreichen, wird zusätzlich Wasser in die Brennkammer eingedüst.

Die erste Gasturbine mit einer Diffusions-Brennkammer wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens “Development of smart community technology by Utilization of Hydrogen CGS (Co-Generation System)” in Kobe/Japan installiert. Dieses Forschungsvorhaben wurde unterstützt durch die japanische Organisation NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization). Die erfolgreiche Inbetriebnahme der weltweit ersten Demonstrationsanlage mit einer Wasserstoff-Gasturbine fand am 19. April 2018 in Kobe statt.

Ausblick:

Unter der Vorrausetzung, dass geeignete und sichere Wasserstoffverbrennungssysteme entwickelt werden, stellt Wasserstoff einen alternativen Gasturbinenbrennstoff in der zukünftigen emissionsarmen Stromerzeugung dar.
Kawasaki Heavy Industries, Ltd., hat in Kooperation mit der FH Aachen und der B&B-AGEMA ein DLE-Wasserstoffverbrennungssystem zur Verbrennung von 100%igem Wasserstoff entwickelt und erfolgreich getestet. Das innovative Verbrennungssystem erreicht über den gesamten Lastbereich deutlich niedrigere NOx Emissionen als konventionelle Verbrennungssysteme. Hinzu kommt die inhärente Sicherheit gegen Flash-Back.
Die gegenwärtige MMX-Technologie ist nur für die Verbrennung von purem Wasserstoff entwickelt und optimiert worden. In Zukunft wird auch die Verbrennung von anderen Gasen wie Erdgas, Biogas, Syngasen oder Gasgemischen möglich sein. Durch die erhöhte Brennstoffflexibilität wird die MMX-Technologie zukünftig noch attraktiver und wettbewerbsfähiger.