Karlsruhe Turbine für Strom aus Wasserstoff

Forscher am Karlsruher Institut für Technologie haben einen Rekord mit einer besonderen Gasturbine aufgestellt. Das könnte neue Perspektiven für die Stromerzeugung eröffnen.

Es sei ein Durchbruch für grüne Stromerzeugung mit Wasserstoff, schreibt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Dessen Forscher haben einen Laufzeitrekord mit einer kompressorlosen Gasturbine aufgestellt. Der Brenner mit neuer Druckgewinnverbrennungstechnologie lief 303 Sekunden.

Das setze neue Maßstäbe für die Nutzung von Wasserstoff in der Energieversorgung, heißt es in einer Pressemitteilung. Die Autoren beziehen sich dabei auf die Tatsache, dass sich Wasserstoff – anders als Erdgas – mit erneuerbaren Energien produzieren lässt. Ganz nebenbei hat das KIT den bisherigen Rekord von 250 Sekunden gebrochen, den die US-Weltraumbehörde Nasa aufgestellt hatte.

Höhere Effizienz und Flexibilität

Die Steigerung auf mehr als fünf Minuten ist aus Sicht der Forscher ein wichtiger Schritt hin zu hocheffizienter und flexibler Wasserstoffenergie für ein fossilfreies Energiesystem. Der Vorteil der Technologie bestehe darin, dass keine zusätzliche Energie zur Verdichtung der Luft vor der Zündung notwendig sei.

Eine klassische Gasturbine, wie in Kraftwerken oder unter den Tragflächen von Flugzeugen, verbrauche etwa 50 Prozent ihrer Leistung, um Luft auf den für eine effiziente Verbrennung erforderlichen hohen Druck zu komprimieren, heißt es zur Erklärung. Das sei Leistung, die wiederum nicht für die Stromerzeugung nutzbar sei. Die kompressorlose Gasturbine basiert auf der Druckgewinnverbrennung. Anders als bei klassischen Gasturbinen, die rund die Hälfte ihrer Leistung für die Luftkompression benötigen, erzeugen hier Detonationswellen in der Brennkammer den notwendigen hohen Druck. Diese Wellen entstehen ganz ohne mechanische Kompressoren. Das spart Energie und erhöht die Effizienz.

Kostengünstigere Stromgewinnung

Die Technologie ist nicht auf Wasserstoff beschränkt, aber er eignet sich besonders gut: Der Stoff reagiert schnell und ermöglicht stabile Druckanstiege. „Damit eröffnet sich ein Weg zu leichteren, kostengünstigeren und hocheffizienten Turbinen für die Stromerzeugung und perspektivisch auch für die Luftfahrt“, heißt es aus dem KIT.

Dem Team ist es schließlich gelungen, erstmals mit einer Wasserstoff-Gasturbine ohne mechanischen Kompressor Strom zu erzeugen. Die Kopplung einer Turbine an die Brennkammer sei eine technische Herausforderung. Die Forscher des KIT seien die Ersten, die eine solche Turbine erfolgreich betrieben – und dabei Strom erzeugen konnten, heißt es in der Pressemitteilung.