GE und Technische Universität München eröffnen eines der modernsten Verdichterlabors weltweit zur Effizienzsteigerung von Gasturbinen und Flugzeugtriebwerken

Nov 23, 2016
  • Reduzierung von Brennstoffverbrauch und CO2-Ausstoß von Gasturbinen für Kraftwerke und Flugzeugtriebwerke
  • Einzigartige Architektur des Kompressorprüfstands ermöglicht multidisziplinäre Erforschung neuer Technologien sowie Interaktion verschiedener Komponenten zur Optimierung des Gesamtsystems
  • Technische Universität München nimmt eine Rolle in der internationalen Spitze der wissenschaftlichen Kompressorforschung ein

München - 23. November 2016 - GE (NYSE: GE) und die Technische Universität München (TU München) haben auf dem Campus Garching der Universität ein neues Labor zur Entwicklung von Technologien zur Steigerung der Effizienz und Umweltverträglichkeit von stationären Gasturbinen und Flugzeugtriebwerken eingeweiht. Dies ist besonders bedeutsam, da der Einsatz von Gasturbinen in der Industrie ansteigen wird, um den weltweit zunehmenden Energiebedarf zu decken.

Ziel ist die Steigerung der Gesamtsystemeffizienz von Gasturbinen und Flugzeugtriebwerken durch die Erzeugung höherer Druckverhältnisse im Verdichter. Dies führt zu besonderen Herausforderungen im hinteren Teil des Kompressors, wo der Durchfluss zunehmend verdichtet wird und Drücke und Temperaturen weiter steigen. Hieraus ergeben sich eine Reihe von aerodynamischen, thermischen und mechanischen Herausforderungen.

Das neue Labor dient der Erforschung der strömungsphysikalischen Grundlagen sowie der Validierung neu entwickelter Konzepte und Berechnungsmethoden für den hoch belasteten hinteren Teil des Verdichters. Der Prüfstand zeichnet sich durch seine einzigartige Flexibilität aus, die eine Realisierung von Entwurfsvariationen und verschiedene Anwendungen innerhalb eines weitgehend gleichen Bauteilsatzes zulässt. Darüberhinaus ermöglicht seine Größe den Einsatz von ausführlicher Instrumentierung und hochauflösenden Messverfahren. Während bislang in vielen Projekten die einzelnen Komponenten und physikalischen Disziplinen getrennt analysiert wurden, lässt die neue Konzeption auch die Erforschung der Interaktion mehrerer Komponenten der Gasverdichtung zu, um das Gesamtsystem zu optimieren und überdisziplinär Themen in Aerodynamik, Wärmemanagement und Mechanik anzugehen. Dieses bedeutende Forschungsvorhaben ist notwendig, um auf dem Gebiet der Gasturbinentechnologie einen entscheidenden technischen Fortschritt zu erzielen.

In diesem Jahr wurden bereits intensive Experimente sowie die erfolgreiche Validierung eines neuen dreidimensionalen aerodynamischen Entwurfs für die nächste Generation von Gasturbinen für die Stromerzeugung durchgeführt. Der Prüfstand wird im Frühjahr 2017 für neue Konzepte für Flugzeugtriebwerke eingerichtet.

Das neue Axialverdichterlabor ergänzt den gemeinsam von der TU München und GE betriebenen Radialverdichterprüfstand, mit dem bereits Erfolge bei der Optimierung der Gasverdichtung erzielt werden konnten. Im Vergleich zu Axialverdichtern kommen Radialverdichter im Allgemeinen bei kleineren Durchsätzen zum Einsatz, wie z.B. bei Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie, Turboladern oder bei kleineren Flugtriebwerken für Geschäftsflugzeuge oder Hubschrauber.

„Die TU München kann nun das gesamte Anwendungsspektrum der Verdichterforschung abdecken und nimmt somit eine Rolle in der internationalen Spitze der wissenschaftlichen Kompressorforschung ein. Zudem garantiert die enge Partnerschaft mit GE, dass die auf höchstem Niveau angelegte Grundlagenforschung durch nachfolgende Entwicklungsstufen hindurch seine Anwendung in einem Produkt finden kann.  Das Axialverdichterlabor ist auf dem Campus Garching der TU München in Prüfräumlichkeiten errichtet worden und wird dort von entsprechend ausgebildetem Personal betrieben - die Nähe zum Forschungszentrum von GE wirkt sich dabei enorm vorteilhaft aus“, so Prof. Volker Gümmer, Lehrstuhl für Turbomaschinen und Flugantriebe an der TU München.

An der Finanzierung des Forschungsprojekts mit einer Gesamthöhe von rund 15 Millionen Euro beteiligen sich sowohl die TU München als auch GE und der Freistaat Bayern. Das Projekt wurde im Jahr 2013 gestartet und hat eine Laufzeit von mindestens sechs Jahren. „Wir freuen uns, mit der Co-Finanzierung des Projekts diese wichtige Entwicklung in der Gasturbinentechnologie unterstützen zu können. Mit dem Prüfstand wurde eine einzigartige Versuchsanlage für die Antriebstechnik geschaffen, die sowohl für die qualifizierte Ausbildung junger Ingenieure als auch für die Erweiterung der industriellen Fähigkeiten geeignet ist. Mit der jetzt verfügbaren Infrastruktur kann weltweit herausragende Spitzenforschung betrieben werden. Das ist dem Freistaat Bayern ein besonderes Anliegen“, ergänzte Ministerialrat Dietmar Schneyer, Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie.

Die Entwicklung und Auslegung neuer Konzepte in der Gasturbinentechnologie erfordert präzise Rechenverfahren, die anhand relevanter Experimente validiert werden. Bei der Entwicklung neuer Flugtriebwerke hat die Kraftstoffeffizienz einen hohen Stellenwert. Als führender Anbieter von Flugzeugtriebwerken und Gasturbinen für Kraftwerke versprechen wir uns entscheidende Ergebnisse, die mittelfristig in die Produktentwicklung unserer Turbomaschinen einfließen und unseren Kunden erhebliche Effizienzvorteile ermöglichen werden“, erklärte Dr. Carlos Härtel, Chief Technology und Innovation Officer für GE Europe und Leiter des europäischen Technologiezentrums von GE in Garching bei München.

Ein geeignetes Beispiel ist die laufende Entwicklung eines 1.300 PS starken Turboprop-Triebwerks (ATP), das 20% weniger Brennstoff benötigt und im Vergleich zu anderen Triebwerken in seiner Klasse 10% mehr Leistung bietet. Dieses neue fortschrittliche GE-Triebwerk wird in Europa für die nächste Generation von Geschäftsflugzeugen, wie beispielsweise die Denali von Cessna, entwickelt und gebaut. Als Folge der erfolgreichen Inbetriebnahme des neuen Axialverdichterlabors haben GE und die TU München kürzlich einen weiteren Vertrag unterzeichnet, in dem GE sich zur Finanzierung eines bedeutenden Upgrades des bereits bestehenden Radialverdichter-Prüfstands in der Höhe von mehr als 1 Million Euro verpflichtet hat. Hiermit wird das Testen und Validieren des kompletten hybriden aus axialem und radialem Teil bestehenden Verdichters des neuen ATP-Triebwerks ermöglicht. Ein Großteil des Verdichters wurde von Ingenieuren und Forschern am europäischen Technologiezentrum von GE auf dem Campus der TU München in Garching entwickelt.

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