Wärmedämmschichten mit optimierten Haftungseigenschaften für energieeffiziente Kraftwerksturbinen (OptiTBCs)

Die Verknappung der natürlich vorkommenden Ressourcen macht es notwendig, die Effizienz der Kraftwerkssysteme zu optimieren. Das erfordert zum einen die Erhöhung der Betriebstemperatur, da der Wirkungsgrad mit der Erhöhung der Betriebstemperatur steigt. Daneben steigt die Effizienz der Kraftwerkssysteme auch durch die Verlängerung der Lebensdauer der Bauteile. So wird derzeit an weiteren Steigerungen der Betriebstemperaturen von Kraftwerken geforscht und es werden neue temperaturstabilere sowie langlebigere Materialien entwickelt. Konkret handelt es sich dabei z. B. um keramische Wärmedämmschichten, so genannte Thermal Barrier Coatings (TBCs), die vornehmlich metallische Grundkomponenten vor übermäßiger Hitzeeinwirkung schützen.

Im Rahmen dieses Projektes soll daher einerseits eine Optimierung des Herstellungsprozesses von TBCs vorgenommen werden und andererseits eine nicht-invasive, d. h. zerstörungsfreie Untersuchungsmethode entwickelt werden, mit der die TBCs sowohl während des Betriebs als auch während der Schichtherstellung geprüft werden können. Das Ziel des Vorhabens besteht daher in der Entwicklung einer instationären Methode, welche mit Hilfe berührungsloser Systeme die Ermittlung der Haftungseigenschaften von TBCs ermöglicht. Dazu werden die Zusammenhänge zwischen der Haftung bzw. Delamination von Schichten und der Temperatur- bzw. Reflexionsgradänderung untersucht und qualitativ erfasst. Durch eine Verbesserung der Schichteigenschaften können höhere Betriebstemperaturen gefahren werden, was deren Energieeffizienz erhöht. Die zerstörungsfreie Überwachung der Schichten reduziert außerdem die Anzahl der Wartungsintervalle in denen die Turbine stillsteht und die Schaufeln evtl. ausgetauscht werden müssen, wodurch auch die Ressourcen- und Kosteneffizienz erhöht wird.

Abb: Messaufbau mit Induktionsheizung (rechts im Bild) und verfahrbarer Probe (mittig im Bild) zur Durchführung infrarot-optischer Messungen.

BMWi-Projekt

Förderkennzeichen: 03ET7082A-D

Laufzeit: 01.11.2016 – 31.10.2019

Verbundpartner

Ansprechpartner

Dr. Jochen Manara
Tel.: +49 931 70564-346
E-Mail: Jochen.Manara@zae-bayern.de

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