Dampfturbine: Mit gesteigerter Temperatur

Auch in Zukunft wird ein Großteil des elektrischen Energiebedarfs durch Braun- und Steinkohlekraftwerke gedeckt werden. Die derzeit modernste Generation der Braunkohlekraftwerke erreicht Wirkungsgrade von 43 Prozent, Steinkohle-Anlagen erreichen 46 Prozent. Um diese weiter zu steigern, müssen vor allem die so genannten Dampfparameter erhöht werden.

Das heißt: Der in der Turbine genutzte Dampf soll möglichst hohe Temperaturen und Drücke erreichen. Während in den heute modernsten Kraftwerken der Dampf rund 600 °C heiß ist und einen Druck von rund 280 bar besitzt, soll dies in der nächsten Generation auf 700 °C und 350 bar gesteigert werden. Ziel ist ein Wirkungsgrad von 50 Prozent.

Dieser Fortschritt wird nur möglich, wenn die Forschung alle beteiligten Prozesse noch einmal in Angriff nimmt – durch neue Materialien und weitere Verbesserungen an den verschiedenen Komponenten der Anlage. Dazu gehören z.B. neuartige Werkstoffe für Turbinenrotoren und Gehäuse (Nickelbasislegierungen) sowie Designkonzepte für die mit wachsender Leistung immer größer werdenden Schaufeln im Niederdruckbereich. Entscheidend wird zudem sein, durch bessere Dichtungssysteme (Bürstendichtung „abrasive“ Dichtungen) Leckagen zu vermeiden sowie Energieverluste in den Turbinenstufen zu verringern, wie sie durch so genannte Sekundärströmungen an den Turbinenschaufeln entstehen. Bei weiter wachsenden Leistungen und damit größeren Turbinen-Endstufen wir zudem die sichere Beherrschung der Kopplung zwischen Dampfströmung und Schaufelstruktur künftig zu einer Schlüsseltechnologie.