Starke Temperaturschwankungen belasten Bauteile
Materialforschung für effizientere Wärmekraftwerke
Im Rahmen des Forschungsprojekts THERRI – Thermisches Ermüdungsrisswachstum – arbeiten Wissenschaftler des TÜV Nord, der Uni Rostock und des Forschungszentrums Jülich an neuen Konzepten, mit denen sich thermische Kraftwerke deutlich flexibler einsetzen lassen.
Konventionelle Kraftwerke werden immer häufiger an- und abgefahren, um die Netzspannung auch dann zu halten, wenn die Energieeinspeisung aus erneuerbaren Energien schwankt. Dies bedeutet eine enorme Belastung für die Komponenten, denn sie müssen Temperaturunterschiede von mehreren hundert Calvin in der Stunde verkraften. Für diese neuen Belastungen fehlen bislang die theoretischen und experimentellen Grundlagen – hier setzt das Forschungsprojekt an.
Ziel des Projektes ist es, den Betrieb thermischer Kraftwerke deutlich flexibler zu gestalten, als es mit den derzeitigen technischen Berechnungsnormen möglich ist. Instandhaltung und Inspektionen sollen auf die neuen Anforderungen einer stark schwankenden Stromerzeugung ausgerichtet werden.
Umfangreiche Materialversuche an den Forschungseinrichtungen in Rostock und Jülich bilden die Basis des Projekts. Dabei wird untersucht, wie groß ein Riss werden darf, bevor das Bauteil bricht, also die bruchmechanischen Kennwerte. Ein Schwerpunkt ist die Messung des Risswachstums in Kraftwerksstählen gerade unter praxisnahen Versuchsbedingungen. Begleitet werden die Versuche durch detaillierte Simulationsrechnungen (FEM, XFEM) für ausgewählte ermüdungsrelevante Bauteile des Kraftwerks Rostock.
Die Projektpartner sind de TÜV Nord, die Universität Rostock mit den Lehrstühlen für Strukturmechanik und Technische Thermodynamik, das Forschungszentrum Jülich und das Steinkohle-Kraftwerk Rostock der KNG Kraftwerks- und Netzgesellschaft.
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Projekt mit 1,79 Mio. Euro; insgesamt hat es einen Umfang von 2,35 Mio. Euro und läuft bis Ende 2016.
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