WaVe – Dynamische Simulation der nachhaltigen Wasserstoffverbrennung zur Bereitstellung von Primärregelleistung in thermischen Kraftwerken

Durch die fluktuierend einspeisende Wind- und Sonnenenergie schwankt die zur Verfügung stehende Strommenge stark. Für den kurzfristigen Ausgleich ist Primärregelleistung notwendig, die bisher vorwiegend durch eine energetisch nachteilige Drosselung in thermischen Dampfkraftwerken realisiert wurde.

Dieses Projekt soll zeigen, dass Primärregelleistung stattdessen durch das Verbrennen von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasserdampf bereitgestellt werden kann. Dieser Prozess ist in den Dampfkreislauf thermischer Kraftwerke integriert. Für den zukünftigen industriellen Einsatz ist es unabdingbar, dass entsprechende Wasserstoffbrenner sicher ausgelegt und an unterschiedliche Kraftwerke adaptiert werden können.

Im Rahmen der Arbeit werden folgende Methoden angewendet: Zunächst wird ein instationären Modells eines GuD-Kraftwerks erstellt.

Anschließend erfolgt die Einbindung einer PriO₂H₂ (Primary control by Oxygen and Hydrogen combustion) in das Modell, um die prozesstechnisch optimale Position der Einspeisung zu finden und eine ganzheitliche Analyse der Auswirkungen der PriO₂H₂ auf den Wasser-Dampf-Kreislauf und dessen Komponenten durchzuführen. Ebenso werden die Auswirkungen des Restgasgehalts der Verbrennung von H₂ und O₂ auf die Generatorleistung und die Absaugung nicht-kondensierbarer Gase erforscht.

Gezielte Experimente und ein zeitabhängiges Anlagen-Simulationsmodell bilden die Grundlage für den Bau von Kraftwerken mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Brennkammer. Da beide Produkte der Wasser-Elektrolyse – Wasserstoff und Sauerstoff – genutzt werden, entsteht ein energetisch besonders hochwertiges Speichersystem. Dieses wird einen wesentlichen Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten