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Das europäische Forschungsprojekt HYROPE zielt darauf ab, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen, die für die Dekarbonisierung der industriellen Stromerzeugung und der Luftfahrt erforderlich sind. Dafür sollen modernste Gasturbinen mit kohlenstofffreien, wasserstoffbasierten Brennstoffen betrieben werden können. Dies kann durch einen brennstoffflexiblen „zweistufigen“ Verbrennungsprozess erreicht werden, der sowohl für die Stromerzeugung als auch für neue, innovative Brennkammerarchitekturen in schwer zu elektrifizierenden Bereichen wie der Luftfahrt eingesetzt werden kann.

Die derzeitigen hocheffizienten Gasturbinen wurden für die Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen optimiert. Für die Verbrennung von wasserstoffbasierten Kraftstoffen ist jedoch eine neue Technologie erforderlich. Die Brennstoffflexibilität ist einer der wichtigsten technologischen Meilensteine, die für einen schnellen und nahtlosen Übergang zu wasserstoffbasierten Brennstoffen erforderlich sind. Während des bevorstehenden Übergangszeitraums kann eine sichere und ununterbrochene Versorgung mit wasserstoffbasierten Kraftstoffen nicht als selbstverständlich angesehen werden. Dies bedeutet wiederum, dass jedes zuverlässige und belastbare Energiesystem brennstoffflexible Gasturbinen erfordert, die als Backup-Lösung zwischen wasserstoffbasierten und herkömmlichen fossilen Brennstoffen umschalten können. Daher muss das Verbrennungssystem in der Lage sein mit verschiedenen Brennstoffmischungen, die sehr unterschiedliche Verbrennungseigenschaften aufweisen, mit maximaler Effizienz zu arbeiten.

Forschungsgebiet

Die sequenzielle Verbrennung ist entscheidend zur Handhabung der verschiedenen Verbrennungseigenschaften von z.B. Wasserstoff und Ammoniak. Indem der größte Teil des Brennstoffs in der zweiten Stufe in einem stabilen, kontinuierlichen Selbstzündungsmodus verbrannt wird, können sowohl die hohe Reaktivität von Wasserstoff, als auch die Emissionen der Ammoniakverbrennung kontrolliert werden. Die Grundlagen der Stabilisierung magerer Verbrennung von wasserstoffbasierten Brennstoffen unter Selbstzündungsbedingungen sind jedoch noch nicht weitgehend erforscht.

Am RSM werden daher derzeit die folgenden Phänomene untersucht:

• Flammenmikrostruktur selbstzündungsstabilisierter Flammen
• die Bildung von Stickoxiden
• die Auswirkung unterschiedlicher Turbulenzniveaus auf den Übergang zwischen Ausbreitungs- und Selbstzündungsverhalten bei magerem Wasserstoff.