KIT-Forscher übertreffenNASAund einen technologischen Durchbruch hin zu einem CO2-neutralen Energiesystem erzielen.
Frühere Experimente mit diesem System konnten nur für kurze Momente durchgeführt werden, bevor die Brennkammer überhitzte und ausfiel. Nun, das Team amhat mit der Verlängerung der Operationszeit auf mehr als fünf Minuten einen wichtigen Meilenstein erreicht.
„Dies ist ein wichtiger Schritt hin zu hocheffizienter und flexibler Wasserstoffenergie für ein fossilfreies Energiesystem“, erklärt Professor Daniel Banuti, Direktor des Instituts für thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES).
Einer der Hauptvorteile dieser Konstruktion besteht darin, dass keine Luftkomprimierung vor der Zündung erforderlich ist. „Eine herkömmliche Gasturbine, wie sie beispielsweise in Kraftwerken oder unter Flugzeugflügeln verwendet wird, verbraucht etwa 50 Prozent ihrer Energie, um Luft auf den hohen Druck zu verdichten, der für eine effiziente Verbrennung erforderlich ist – Energie, die dann nicht für die Stromerzeugung zur Verfügung steht“, erklärt Banuti.
Die Druckverstärkungsverbrennung ersetzt die mechanische Kompression
Die neue Turbine arbeitet mit Druckverstärkungsverbrennung. Herkömmliche Gasturbinen sind auf mechanische Kompressoren angewiesen, die einen großen Teil ihrer Leistung verbrauchen. Im Gegensatz dazu erzeugt dieses System den erforderlichen Druck durch Detonationswellen im Inneren der Brennkammer.
Diese Wellen entstehen durch strömungsmechanische Instabilitäten, bei denen Wirbelmuster und Wellenwechselwirkungen auf natürliche Weise den Druck erhöhen, ohne dass sich Teile bewegen. Dieser Ansatz reduziert Energieverluste, vereinfacht das System und verbessert die Gesamteffizienz.
Wasserstoff als idealer Brennstoff für Hochleistungsturbinen
Obwohl das System mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden kann, bietet Wasserstoff klare Vorteile. Seine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit unterstützt einen stabilen Druckanstieg während der Verbrennung. Dadurch eignet es sich besonders für die Erzielung hoher Wirkungsgrade und könnte leichtere und kostengünstigere Turbinenkonstruktionen sowohl für die Stromerzeugung als auch möglicherweise für Luftfahrtanwendungen ermöglichen.
Erste erfolgreiche Stromerzeugung ohne Kompressor
Die Integration einer Turbine in die Brennkammer zur Stromerzeugung bringt zusätzliche Komplexität mit sich. „Das ist äußerst schwierig, da die sehr schnellen und intensiven Verbrennungsprozesse in der Kammer eine stabile Energieübertragung zur Turbine erschweren. Wir sind die ersten, die eine solche Turbine erfolgreich betreiben und dabei Strom erzeugen“, sagt Banuti.
Presentation at Hannover Messe 2026
Das Forschungsteam plant, seine verdichterlose Gasturbine auf der Hannover Messe vom 20. bis 24. April 2026 am KIT-Stand in Halle 11, Stand B 06 vorzustellen.
Verpassen Sie keinen Durchbruch:
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Frühere Experimente mit diesem System konnten nur für kurze Momente durchgeführt werden, bevor die Brennkammer überhitzte und ausfiel. Nun, das Team amhat mit der Verlängerung der Operationszeit auf mehr als fünf Minuten einen wichtigen Meilenstein erreicht.
„Dies ist ein wichtiger Schritt hin zu hocheffizienter und flexibler Wasserstoffenergie für ein fossilfreies Energiesystem“, erklärt Professor Daniel Banuti, Direktor des Instituts für thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES).
Einer der Hauptvorteile dieser Konstruktion besteht darin, dass keine Luftkomprimierung vor der Zündung erforderlich ist. „Eine herkömmliche Gasturbine, wie sie beispielsweise in Kraftwerken oder unter Flugzeugflügeln verwendet wird, verbraucht etwa 50 Prozent ihrer Energie, um Luft auf den hohen Druck zu verdichten, der für eine effiziente Verbrennung erforderlich ist – Energie, die dann nicht für die Stromerzeugung zur Verfügung steht“, erklärt Banuti.
Die Druckverstärkungsverbrennung ersetzt die mechanische Kompression
Die neue Turbine arbeitet mit Druckverstärkungsverbrennung. Herkömmliche Gasturbinen sind auf mechanische Kompressoren angewiesen, die einen großen Teil ihrer Leistung verbrauchen. Im Gegensatz dazu erzeugt dieses System den erforderlichen Druck durch Detonationswellen im Inneren der Brennkammer.
Diese Wellen entstehen durch strömungsmechanische Instabilitäten, bei denen Wirbelmuster und Wellenwechselwirkungen auf natürliche Weise den Druck erhöhen, ohne dass sich Teile bewegen. Dieser Ansatz reduziert Energieverluste, vereinfacht das System und verbessert die Gesamteffizienz.
Wasserstoff als idealer Brennstoff für Hochleistungsturbinen
Obwohl das System mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden kann, bietet Wasserstoff klare Vorteile. Seine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit unterstützt einen stabilen Druckanstieg während der Verbrennung. Dadurch eignet es sich besonders für die Erzielung hoher Wirkungsgrade und könnte leichtere und kostengünstigere Turbinenkonstruktionen sowohl für die Stromerzeugung als auch möglicherweise für Luftfahrtanwendungen ermöglichen.
Erste erfolgreiche Stromerzeugung ohne Kompressor
Die Integration einer Turbine in die Brennkammer zur Stromerzeugung bringt zusätzliche Komplexität mit sich. „Das ist äußerst schwierig, da die sehr schnellen und intensiven Verbrennungsprozesse in der Kammer eine stabile Energieübertragung zur Turbine erschweren. Wir sind die ersten, die eine solche Turbine erfolgreich betreiben und dabei Strom erzeugen“, sagt Banuti.
Presentation at Hannover Messe 2026
Das Forschungsteam plant, seine verdichterlose Gasturbine auf der Hannover Messe vom 20. bis 24. April 2026 am KIT-Stand in Halle 11, Stand B 06 vorzustellen.
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