Persigehl, B: Exergetische Optimierung einfacher Gasturbinen

Die exergetische Untersuchung eines einfachen Gasturbinenprozesses zeigt, dass die Hauptverluste im Abgas und der Brennkammer stecken. Gleichzeitig ist ein Großteil der generierten Wellenleistung notwendig, um den Verdichter anzutreiben. An diesen drei Stellen setzen die untersuchten konstruktiven Optimierungsmaßnahmen Zwischenkühlung, Rekuperation und Inverser Brayton Cycle an, die in dieser Arbeit erst einzeln und dann kombiniert miteinander untersucht werden. Die Idee des Inversen Brayton Cycles wurde vom Dampfkraftprozess übernommen. Die Entspannung des Dampfes in einer Dampfturbine auf einen Unterdruck von z.B. 45 mbar ist hier Stand der Technik. Nach der anschließenden Kondensation wird das Wasser über die Kondensatpumpe wieder in den Speisewasserbehälter zurückgepumpt. Analog hierzu wird in einem Inversen Brayton Cycle heißes Abgas (zum Beispiel aus einem einfachen Gasturbinenprozess) auf ein Druckniveau weit unter Umgebung entspannt. Nach einer Wärmeabfuhr wird im Anschluss das Gas auf Umgebungsdruck verdichtet, um es an die Umgebung abzuführen.Da bei einigen der betrachteten Prozesse Parameter in der Simulation frei zu wählen sind, wie das Druckniveau der Zwischenkühlung beispielsweise, kann aus thermodynamischer Sicht für eine gegebene Kombination aus Verdichterdruckverhältnis und Brennkammeraustrittstemperatur ein Auslegungspunkt gewählt werden, sodass ein optimaler Wirkungsgrad oder eine maximale Leistung erzielt wird.Um abschätzen zu können, ob die untersuchten Varianten überhaupt ökonomisch eine Einsatzchance erhalten, wird für diese Prozesse der Kapitalwert ermittelt. Über diesen einfachen Ansatz wird ein Ausblick gegeben, ob die energetischen Vorteile des Inversen Brayton Cycles (IBC) überhaupt aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll sind. Hierbei lassen sich Prozessvarianten mit einem positiven Kapitalwert identifizieren.Aufgrund des