Wasserstoff soll Gaskraftwerke klimaneutral machen, doch das Gas kann Metalle spröder machen und Risswachstum um das Hundertfache beschleunigen. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) kann jetzt die Lebensdauer betroffener Bauteile physikalisch berechnen. Dies ist besonders wichtig, da Wasserstoff in der Zukunft den Einsatz in Gaskraftwerken und Triebwerken dominieren soll. Der Prozess, bei dem Wasserstoff Metalle spröder macht, wird als Wasserstoffversprödung bezeichnet. Die Studie von Fraunhofer untersucht, wie Risse in Wasserstoffturbine-Teilen sich entwickeln, um optimale Betriebsbedingungen und Wartung zu gewährleisten. Die Prüfanlage am Fraunhofer IWM simuliert die extremen Bedingungen einer Gasturbine, um die Wirkung des Wasserstoffs exakt zu bestimmen. Dies umfasst Temperaturwechsel, mechanische Lasten und Wasserstoffdruck.
Fraunhofer IWM führt Experimente durch, um die Risswachstumsrate bei verschiedenen Materialien und Temperaturen zu messen. Diese Messungen helfen, die Lebensdauer von Turbinenteilen genauer vorherzusagen. Ein Beispiel dafür ist die Prozesskette, bei der Wasserstoff in Gaskraftwerken verwendet wird. Am 8. September ist der erste von zwei Gebotsterminen für 9 GW neue Langzeitkapazitäten an, so wie es das im Juli verabschiedete StromVKG vorsieht. Gaskraftwerke, die einen Zuschlag erhalten, müssen 'H₂-ready' gebaut werden, also auf 100 % Wasserstoff umrüstbar sein. Diese neue Technologie wird die Lebensdauer von Turbinenteilen beeinflussen, da Wasserstoff Metalle spröder machen kann.
Wasserstoffversprödung: Ein neues Herausforderungsgebiet
Die Wasserstoffversprödung ist ein neues Herausforderungsgebiet, das die Industrie und Regulierungsbehörden in Betracht ziehen müssen. Das Fraunhofer-Institut hat erkannt, dass die Versprödung von Metallen durch Wasserstoff ein bedeutender Faktor für die Lebensdauer von Bauteilen ist. Dieses Wissen wird für den Designprozess von Wasserstofturbinen entscheidend sein, um sicherzustellen, dass sie langfristig stabil und sicher laufen. Die Prüfanlagen und Simulationen von Fraunhofer IWM helfen dabei, die Risswachstumsrate exakt zu bestimmen und die Lebensdauer von Turbinenteilen zu optimieren.
Prüfanlage am Fraunhofer IWM
Fraunhofer IWM verwendet eine spezielle Prüfanlage, die die extremen Bedingungen einer Gasturbine nachbildet. Diese Anlage simuliert Temperaturwechsel, mechanische Lasten und Wasserstoffdruck, um die Wirkung des Wasserstoffs exakt zu bestimmen. Durch die exakten Messungen kann das Fraunhofer-Institut die Lebensdauer von Turbinenteilen genauer vorhersagen und die Risswachstumsrate bei verschiedenen Materialien und Temperaturen untersuchen. Diese Informationen werden für den Designprozess von Turbinen entscheidend sein, um sicherzustellen, dass sie langfristig stabil und sicher laufen.
Was dies für Operatoren bedeutet
Für Operatoren bedeutet diese Forschung, dass Turbinen in Zukunft möglicherweise ein höheres Risiko für Risse haben, besonders wenn sie mit Wasserstoff betrieben werden. Dies kann die Planung von Wartungsarbeiten und Reparaturen beeinflussen. Die neue Technologie wird dazu beitragen, die Lebensdauer von Turbinenteilen zu optimieren, indem sie die Risswachstumsrate exakt bestimmen kann. Dies wird dazu beitragen, sicherzustellen, dass Turbinen langfristig stabil und sicher laufen. Operatoren müssen sich darauf vorbereiten, dass die Lebensdauer von Turbinenteilen, insbesondere in Anwendungen mit hoher Temperatur und hoher mechanischer Last, möglicherweise kürzer sein kann, wenn sie mit Wasserstoff betrieben werden.
