Simulation kann den Wirkungsgrad der Energieerzeugung erhöhen
Software berechnet optimale Schweiß-Verbindung im Kraftwerk

Welche Schweißverbindung praxistauglich ist, kann künftig mit dem Rechner simuliert werden. Auf Basis der zuvor gemessenen Materialeigenschaften sagt der Computer die Belastung für jedes Stückchen Stahlmischung voraus.

hsn DÜSSELDORF. Es herrscht extreme Hitze, und Wasserdampf schießt mit Riesendruck durch die Rohre: Im Inneren eines Kohlekraftwerkes bei 600 Grad Celsius ist die stählerne Schleife rund um den Heizkessel nicht mehr das, was sie war: Die Rohre strecken und verfestigen, dehnen und krümmen sich. Dabei wären noch höhere Temperaturen wünschenswert: Sie könnten den Wirkungsgrad der Kraftwerke steigern und zudem die Umweltbelastung mit Schadstoffen verringern.

Dafür müsste unbedingt die Haltbarkeit der Rohre erhöht werden. Das ist das Ziel mehrerer Forschungsprojekte am Fraunhofer für Werkstoffmechanik-Institut IWM in Freiburg. Die Forscher untersuchen, wie Stähle unterschiedlicher Zusammensetzung am besten zusammenhalten.

Zu den Auftraggebern gehören Babcock Borsig Power, Preussen Elektra, Alstom Power, Eon oder RWE. Im Kohlekraftwerk in Niederaußem (Nordrhein-Westfalen), das in diesem Jahr den Betrieb aufnehmen soll, wurden IWM-Forschungen bereits umgesetzt. Neben den Energiefirmen könnten auch Betreiber von Chemie- und Müllverbrennungsanlagen von den Forschungen profitieren, sagt Fraunhofer-Mitarbeiter Ralf Mohrmann.

Welche Schweißverbindung praxistauglich ist, kann zunächst mit dem Rechner simuliert werden. Auf Basis der zuvor gemessenen Materialeigenschaften sagt der Computer die Belastung für jedes Stückchen Stahlmischung voraus. Anschließend ergänzen die Fraunhofer-Mitarbeiter die Eigenschaften des Stahls und seiner Mischformen dort, wo die Rohre aus unterschiedlichem Material miteinander verbunden werden. Heraus kommt ein auch für Laien anschauliches, dreidimensionales Computer-Bild. Es zeigt ein Rohr, als sei es zusammengesetzt aus tausenden von Mosaiksteinchen. In der Simulation erkennt man durch entsprechende Einfärbungen, ob sie den Temperaturen und Drücken standhalten oder nicht.

Zusätzlich testen die Forscher in zwei Prüfanlagen die Rohre in Bedingungen, die zum Teil noch härter sind als im wahren Kraftwerksleben. Schließlich sollen die Rohre genauso lang halten wie das gesamte Kraftwerk, also gute 40 Jahre. "Nur wenn die Nähte der Belastung standhalten, lassen sich neue Kraftwerke noch wirtschaftlicher und umweltschonender betreiben", sagt der Leiter des Freiburger Instituts Thomas Hollstein.

Quelle: Handelsblatt

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