Rijkert Knoppers
De nieuwe gasturbines die Siemens binnen enkele jaren op de markt gaat brengen, zullen een revolutionair nieuw type brander krijgen, zo claimt het Duitse bedrijf.
De nieuwe branders hebben zowel lage NOx-emissies als een zeer grote stabiliteit in vergelijking met de huidige branders. De ontwikkeling is een van de resultaten van het Europese Limousine-project, dat zich de afgelopen vier jaar onder leiding van de Universiteit Twente richtte op het verbeteren van gasturbines. Zes Europese universiteiten, vijf industriële partners en twee onderzoeksinstituten werkten hierbij samen; de EU had een budget van 4,4 miljoen euro beschikbaar gesteld.
Een van de deelonderzoeken concentreerde zich op het verminderen van de uitstoot aan schadelijke stoffen. Om schonere uitlaatgassen te krijgen is het van belang om de gangbare vlamtemperatuur van zo’n 1.500 °C omlaag te brengen naar ongeveer 1.300 °C. Maar door deze relatief lage temperatuur kan de vlam instabiel raken en kan de geluidssterkte oplopen met 190 dB. Deze geluidstrillingen kunnen schadelijke effecten op de turbine hebben, zo bleek uit het onderzoek waarop een van de betrokken onderzoekers, Juan Carlos Roman Casado, afgelopen maand aan de Universiteit Twente promoveerde.
Volgens dr.ir. Jim Kok, als onderzoeker verbonden aan de Universiteit Twente en initiatiefnemer/coördinator van het Limousine-project, moeten gasturbines steeds vaker onder flexibele omstandigheden opereren. De kans bestaat echter dat een gasturbine bij dergelijke instabiele omstandigheden ontspoort, door te hoog opgelopen drukoscillaties. ‘Dat wil je uiteraard vermijden, maar als het toch gebeurt wil je weten hoeveel tijd je nog hebt om in te grijpen. Het is voorgekomen dat er twee Nederlandse gasturbines van elk 200 MW binnen tien minuten volledig vernield raakten. De operator kon niet op tijd ingrijpen.’
Een andere onderzoeker, Can Altunlu, heeft in zijn promotieonderzoek, dat hij eveneens onlangs afrondde, bekeken hoe de scheurvorming binnen gasturbines verloopt. ‘Binnen iedere metaalsoort zijn scheuren aanwezig’, legt Kok uit. ‘De grootste spanning treedt op aan de punt van de scheur. Altunlu heeft nu een model gemaakt, waarmee te bepalen valt hoe de groei van de scheur zich zal ontwikkelen. Aan de hand van dit model kan je je ontwerp aanpassen, bijvoorbeeld ten aanzien van de keuze van de dikte van de toegepaste materialen.’
Het Limousine-project is eind vorig jaar afgerond, maar het onderzoek loopt nog steeds door. ‘Inmiddels zijn er negen onderzoekers op gepromoveerd’, vertelt Kok. ‘Twee onderzoekers zijn voortijdig met hun onderzoek gestopt om bij een van de betrokken bedrijven te gaan werken. Maar dankzij andere budgetten binnen de universiteit kunnen de zeven andere promovendi nog even door gaan met hun onderzoek.’
