Mikrogasturbinensystem für nachhaltige Heimenergieversorgung

Endenergieverbrauchs und 36 % der energiebedingten Emissionen in Europa entfallen auf den Gebäudesektor, wobei Heizung, Kühlung und Warmwasserbereitung für 79 % des gesamten Endenergieverbrauchs der EU-Haushalte verantwortlich sind. Unterschiede in der saisonalen Nachfrage sowie in der lokalen Energieinfrastruktur erschweren den Übergang zu einem nachhaltigen Gebäudesektor zusätzlich.

Die Sanierung von Gebäuden stellt sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance dar – im Hinblick auf die Dekarbonisierung, die Steigerung der Energieeffizienz, die Stärkung der Verbraucher*innen sowie die Förderung der lokalen Wirtschaft.

Flexible Lösungen, die diese gesellschaftlichen Chancen berücksichtigen, unterstützen dabei, den Anteil erneuerbarer Energien im Gebäudesektor zu erhöhen.

Das Hauptziel besteht darin, auf TRL 5 (Technologiereifegrad 5) ein hocheffizientes Mikro-KWK-System (Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung) zu entwickeln und zu demonstrieren, das mit erneuerbarer Energie betrieben wird.

Das Fit4Micro-CHCP-System wird speziell für Mehrfamilienhäuser ohne Anschluss an das Erdgasnetz entwickelt. Die Versorgung erfolgt über Tanks mit Biokraftstoffen oder Bio-LPG. Das System ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann auch mit anderen Brennstoffen wie Erdgas, Biogas oder mittelfristig Wasserstoff betrieben werden.

Das System kombiniert eine innovative, flammenfreie Zwei-Stufen-Mikrogasturbine mit integrierten Modulen wie einer elektrischen Kompressionswärmepumpe für effizientes Heizen, einem Adsorptionskühler für effiziente Kühlung sowie Photovoltaikmodulen zur Stromerzeugung.

Das Projekt basiert auf einer innovativen Zweiwellen-Gasturbine mit Zwischenkühlung, Rekuperation und Nachverbrennung (IRRGT – Intercooled Regenerative Reheating Gas Turbine). Ziel ist es, den Systemwirkungsgrad bei 20 kWel von derzeit 29,6 % auf 40 % zu steigern. Die Gasturbine wird in ein umfassendes, ganzjährig funktionales CHCP-Off-Grid-System integriert.

Zentrale Arbeiten umfassen:

• • Entwicklung und Erprobung einer zweistufigen Mikrogasturbine (mGT) mit flammenfreier Verbrennung.
  • Optimierung eines Flüssigbiokraftstoff-Zerstäubers und Integration in ein hybrides mCHCP-System.
  • Weiterentwicklung der flammenlosen Verbrennungstechnologie.
  • Herstellung von HPO (hydriertes Pyrolyseöl) aus Biomasse und organischen Abfällen sowie Standardisierung der Biokraftstoffe.
  • Implementierung einer Befeuchtungstechnologie, um die Turbinenleistung zu steigern.
  • Entwicklung von hybriden Energie- und Steuerungssystemen sowie Durchführung von Hardware-in-the-Loop-Tests.
  • Nachhaltigkeitsbewertungen, einschließlich gesellschaftlicher Akzeptanz und Genderaspekte.
  • Integration eines Adsorptionskühlers in das hybride Energiesystem.

• MITIS
• COGEN Europe
• OWI Science for Fuels gGmbH
• ETA-Florence Renewable Energies
• Fahrenheit GmbH
• Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
• BTG Biomass Technology Group
• Aalborg University
• UMONS

Dieses Projekt wird im Rahmen des Horizon-Europe-Programms der Europäischen Union gefördert, basierend auf dem Grant Agreement Nr. 101083536. Es handelt sich um eine Research and Innovation Action, die am 1. Oktober 2022 gestartet ist und bis zum 30. September 2026 läuft.