Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forschungsprojekt von ThyssenKrupp VDM, RWE Power u. Fraunhofer-Institut simuliert Dauerbelastung für neue Hochleistungswerkstof

09.04.2010
Ein Forschungsvorhaben zur schnelleren Weiterentwicklung neuer Werkstoffe und Einführung neuer Kraftwerks-Technologie erreicht jetzt seine zweite Phase: Durch neue Werkstoffe sollen in Kohlekraftwerken zukünftig extrem hohe Dampftemperaturen im Kessel und der Turbine möglich werden und so eine Effizienzsteigerung sowie erhebliche CO2-Reduktion herbeiführen.

Effizienzsteigerung, CO2-Minderung und gesteigerte Flexibilität sind die Herausforderungen für Kohlekraftwerke neuer Generation. Die 700-Grad-Technologie ist dafür ein wichtiger Schlüssel.

Durch neue Werkstoffe sollen zukünftig extrem hohe Dampftemperaturen im Kessel und der Turbine möglich werden und so eine Effizienzsteigerung herbeiführen, die letztlich zu einer erheblichen CO2-Reduktion führt. Um die Werkstoffe möglichst schnell für den Einsatz in diesen Kraftwerken zu qualifizieren, haben ThyssenKrupp VDM und RWE Power vor zwei Jahren eine Kooperation vereinbart und ein Forschungsprojekt beim Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik in Freiburg beauftragt: Hochleistungs-Werkstoffe werden in Laborexperimenten für neue Werkstoffmodelle charakterisiert, so dass das Verhalten von extrem belasteten Bauteilen mit Simulationsrechnungen vorausgesagt werden kann. Nachdem das Projekt jetzt seine zweite Phase erreicht hat, sind alle Partner zuversichtlich, dass dieses Forschungsvorhaben einen wesentlichen Beitrag zur schnelleren Weiterentwicklung neuer Werkstoffe und Einführung neuer Kraftwerks-Technologie leisten wird.

Der Schwerpunkt der bisherigen Untersuchungen am Fraunhofer IWM liegt bei einer speziellen Nickellegierung. Zum einen wird dieser Hochleistungs-Werkstoff im Labor auf verschiedene Temperaturen erhitzt und dabei abwechselnd auf Zug und Druck belastet. Zum anderen beobachtet man die Mikrostruktur des Werkstoffs. Die hier befindlichen Karbide, sehr kleine Teilchen innerhalb dieser Struktur, beeinflussen maßgeblich, wie sich der Werkstoff verformen lässt. Durch die hohen Temperaturen, die das Material im Betrieb des Kraftwerks erfährt, wachsen die Karbide und können den Werkstoff schwächen. "Je besser wir verstehen, wie sich der Werkstoff unter den hohen Belastungen verändert, desto zuverlässiger werden die Simulationsmethoden sein, die wir dann direkt zur Lebensdauervorhersage von kritischen Kraftwerkskomponenten anwenden können" erläutert Dr. Thomas Seifert, Leiter "Lebensdauerkonzepte, Thermomechanik" im Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM.

Alle Partner bringen in das Projekt ihr spezielles Fachwissen ein: Die ThyssenKrupp VDM stellt ihre Werkstoffkompetenz bei der Herstellung und Verarbeitung von Nickellegierungen zur Verfügung, das Fraunhofer-Institut führt Laborversuche zur Werkstoffcharakterisierung durch und entwickelt die Werkstoffmodelle und RWE Power wertet Belastungsprofile von Kraftwerkskomponenten und Betriebs-erfahrung hinsichtlich einer optimierten Werkstoffnutzung aus.

"Für die weitere Reduktion von CO2-Emissionen sind neue Kraftwerkstechnologien mit höheren Wirkungsgraden dringend erforderlich", erklärt Dr. Jutta Klöwer, Leiterin Forschung und Entwicklung bei ThyssenKrupp VDM. "Da diese sich nur mit höheren Dampftemperaturen zum Beispiel in 700-Grad-Kraftwerken erzielen lassen, müssen andere Werkstoffe eingesetzt werden." Diese speziellen Nickellegierungen für Kesselrohre oder Turbinenteile werden von der ThyssenKrupp VDM entwickelt und hergestellt. "Die Simulationsrechnungen helfen uns bei der Konstruktion von kritischen Bauteilen die Geometrie und die Belastungsbedingungen zu optimieren und zudem bei der Wartung sinnvolle Intervalle und Prüf-Orte festzulegen", sagt Dr. Ralf Mohrmann aus dem Bereich Quality and Organisation bei RWE Technology. "So lässt sich ermitteln, welche Komponenten abhängig vom Kraftwerkseinsatz vorzeitig ausgetauscht werden müssen." Der Vorteil: Die Forscher können mögliche Schwachstellen in der Bauteilgeometrie bereits im Vorfeld aufdecken und alternative Lösungen erarbeiten; der Bau umweltschonenderer und flexibler Kraftwerke wird dadurch beschleunigt.

Bis Mitte dieses Jahrzehnts will RWE Power bei der Kohleverstromung mit Hilfe der neu entwickelten Werkstoffe Wirkungsgrade von über 50 Prozent erreichen. "Damit leisten hochmoderne konventionelle Kraftwerke einen wichtigen Beitrag zum Erreichen der Klimaziele und ermöglichen durch ihre erhöhte Flexibilität erst den Ausbau der erneuerbaren Energien, die unter starken Schwankungen Strom ins Netz liefern", so Dr. Johannes Heithoff, Leiter Forschung und Entwicklung der RWE Power.

"Wir betreten mit Computersimulationen in diesem Anwendungsbereich absolutes Neuland. Durch solche Berechnungen können sich die Qualifizierungsarbeiten für neue Werkstoffe erheblich verkürzen", so Dr. Jutta Klöwer. "Sie helfen uns, schneller höhere Wirkungsgrade der Kraftwerke zu erreichen und damit einen positiven Beitrag zum Umweltschutz zu leisten."

Die ThyssenKrupp VDM (Werdohl) ist einer der weltweit führenden Anbieter von Hochleistungswerkstoffen, Sonderlegierungen und Titan-Halbzeugen. Im Geschäftsjahr 2008/09 erreichte das Unternehmen mit rund 1.700 Mitarbeitern einen Umsatz von mehr als 740 Millionen Euro.

Erik Walner | idw
Weitere Informationen:
http://www.thyssenkrupp.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Europäisches Exzellenzzentrum für Glasforschung
17.03.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Vollautomatisierte Herstellung von CAD/CAM-Blöcken für kostengünstigen, hochwertigen Zahnersatz
16.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen