Erweiterung des Niedriglastbereiches von stationären Gasturbinen durch integrierte, autotherme Brennstoffreformierung

Der zunehmende Anteil an fluktuierenden, erneuerbaren Stromerzeugern erfordert eine erhöhte Lastflexibilität bei zukünftigen Gasturbinen. Der Vormischbetrieb von Erdgas ohne Brennstoffstufung führt bei Gasturbinen im niedrigen Teillastbereich zu einem abrupten Anstieg der Kohlenmonoxidemissionen. Durch eine integrierte Brennstoffumwandlung kann Erdgas zum deutlich reaktiveren Synthesegas reformiert werden. Der Einsatz von Synthesegas in der Gasturbinenbrennkammer ermöglicht ein Absenken der minimalen Flammentemperatur und damit der Gasturbinenleistung ohne einen signifikanten Anstieg der Kohlenmonoxidemissionen. Das in der vorliegenden Arbeit entwickelte Prozessmodell zeigt einen weiten Betriebsbereich der integrierten Brennstoffreformierung. Es wurde experimentell bewiesen, dass eine Reformierung innerhalb kurzer Aufenthaltszeit zu einem sehr reaktiven Synthesegas mit einem Wasserstoffanteil von fast 30%vol möglich ist. Die Verbrennung dieses Synthesegases senkt im Vergleich zu Erdgas die minimale Flammentemperatur um bis zu 200K, ohne dabei Emissionsgrenzwerte zu überschreiten. Damit hat die integrierte Brennstoffreformierung das Potential die minimale Leistung einer Gasturbine um bis zu 15% zu reduzieren.