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 (IWM) in Freiburg beauftragt.
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.
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.
Quelle: ThyssenKrupp AG
