Heinrich-Mandel-Preis 2007

Das Kuratorium der VGB-FORSCHUNGSSTIFTUNG vergab den Heinrich-Mandel-Preis für Kraftwerkstechnik 2007 zu gleichen Teilen an

• Dr. Lydia-Emilia Fryda für ihre Arbeiten zur Nutzung von Biomasse in dezentralen Stromerzeugungsanlagen < 1 MW _el unter Einsatz einer Wirbelschichtvergasung und von oxidkeramischen Brennstoffzellen und
• Dr. Jens Hampel für die Entwicklung eines Turbogenerators mit mechatronischer Netzkopplung zur Wirkungsgraderhöhung kleiner Dampfturbinen.

Der mit 10.000 Euro dotierte Preis wurde anlässlich des VGB-Kongresses "Kraftwerke 2007" am 19. September 2007 in Salzburg vom Vorsitzenden des VGB übergeben.

Gerd Jäger zeichnet Jens Hampel und Lydia-Emilia Fryda mit dem Heinrich-Mandel-Preis 2007 aus

Frau Dr. Fryda (31) hat im Rahmen ihrer Dissertation “Utilisation of Biomass in Advanced Power Systems” ein exergetisches Analysewerkzeug entwickelt, das Auslegung, Bewertung und Einsetzbarkeit dezentraler Stromerzeugungsanlagen < 1 MW _el verbessert. Die zu Grunde gelegte Modellanlage unterstellte eine Wirbelschichtvergasung für Biomasse und den Einsatz oxidkeramischer Brennstoffzellen. Das entwickelte exergetische Analysewerkzeug wurde auf die einzelnen modellierten Anlagenkomponenten angewandt.

Die Modellierung des Vergasungsprozesses berücksichtigte insbesondere das Ascheverhalten. Zur Validierung des Modells wurden im Labormaßstab Energiepflanzen wie Hirse und Schilfrohr sowie holzartige Biomasse getestet. Der Schwerpunkt der Untersuchung lag bei Vorhersage und Behandlung von Anlagerungen hochalkalischer Brennstoff-Inhaltsstoffe.

Mit der Methode können Verfahrensweisen zur Vermeidung ungeplanter Anlagenstillstände entwickelt werden, beispielsweise durch Nutzung geeigneten Bettmaterials, spezieller Brennstoffmischungen und Betriebsarten.

Herr Dr. Hampel (34) hat mit der Entwicklung und Erprobung eines Turbogenerators kleiner Leistung mit mechatronischer Kopplung an das elektrische Netz einen Weg beschritten, der zu einem wesentlich höheren Wirkungsgrad kleiner Dampfturbinen im Teillastbereich führt, indem die Drehzahl der Turbine in gewissen Grenzen variiert werden kann und somit der Anströmwinkel des Dampfes in die Turbinenschaufeln nahezu konstant bleibt.

Das Getriebe wird dabei durch eine mechatronische Netzkopplung ersetzt. Diese wird realisiert durch einen Generator hoher Drehzahl mit Netzkopplung über einen gepulsten Gleichrichter, einen Gleichspannungszwischenkreis und einen gepulsten Wechselrichter. Dieses System ermöglicht die Entkopplung der hohen Generatorfrequenzen von der Netzfrequenz und somit die drehzahlunabhängige elektrische Belastung des Turbogenerators. Die Turbine kann daher in jedem Arbeitspunkt mit einer optimalen Drehzahl betrieben werden.

Herr Dr. Hampel widmet den Preis seinem in 2007 verstorbenen Mentor, Prof. Dr. Joachim Zschernig, an dessen Professur für Energiesystemtechnik und Wärmewirtschaft im Institut für Energietechnik der Technischen Universität Dresden er mehr als 5 Jahre tätig war.