Superkritisches Kohlendioxid-Lab
Superkritisches Kohlendioxid in der thermischen Energietechnik
Inhaltsverzeichnis
Motivation zur Gründung des Labs

Abbildung 1: Exemplarischer Größenvergleich zweier Turbinen mit einer Leistung von jeweils 1 MW zum Betrieb mit Wasserdampf (links) und mit sCO2 (rechts)
Kraftwerksprozesse auf Basis von superkritischem Kohlendioxid (sCO2) versprechen, im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik, einen deutlichen Sprung in Leistungsdichte und Effizienz. Möglichkeiten liegen beispielsweise in deutlich kompakteren und weniger komplexen Einzelkomponenten, welche nicht nur Investitionskosten senken, sondern mit einer flexibleren Einbindung regenerativer und sekundärer Wärmequellen zu einer nachhaltigeren Stromerzeugung beitragen können (vgl. Abb. 1).
Eigenschaften von superkritischem CO2 und sich daraus ableitende Zukunftsperspektiven bei der Anwendung als Arbeitsmedium in Kreisprozessen
Die Eigenschaften von sCO2 :
- hohe Dichte
- hohe Wärmekapazität
- niedrige Viskosität
- kostengünstig
- ungiftig
- kein Phasenwechsel im superkritischen Zustand
führen zu folgenden technologischen Möglichkeiten:
- kompaktere Baugröße einzelner Komponenten
- niedrigere Komplexität der Bauteile
- höhere Effizienz bei der Energieumwandlung
- kein Wasserbedarf im Kreisprozess
Durch diese technologischen Möglichkeiten ergeben sich die im folgenden aufgeführten Vorteile und Zukunftsperspektiven:
- niedrigere Stromgestehungskosten
- niedrigere Investitionskosten
- geringere ökologischer Footprint von Energieanlagen
- einfachere Erschließung regenerativer und sekundärer Wäremquellen
- nachhaltigere Stromerzeugung
Ziel des Labs
Mit dem suCOO-Lab soll das Forschungsfeld sCO2 in der thermischen Energietechnik der TU Dresden etabliert werden. Dabei steht vor allem auch die Zusammenarbeit mit Partnern aus Forschung und Industrie im Vordergrund. Durch die Errichtung einer Versuchsanlage liefert das suCOO-Lab die Grundlage erster experimenteller Arbeiten. Der prinzipielle Aufbau ist als Blockschaltbild in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 2: Blockschaltbild des sCO2 Kreislaufs
Hier finden Sie den detaillierten Alternativtext zu Abbildung 2.
Inhaltliche Schwerpunkte
Forschungsinhalte des suCOO-Labs erstrecken sich in Abhängigkeit der beteiligten Partner sowie des jeweiligen Anwendungsgebiets über vielfältige interdisziplinäre Themenbereiche, darunter:
Grundlagenforschung
- Schnelle hochgenaue Stoffdatenermittlung für Prozess- und Strömungssimulationen
- Prädiktive Modelle überkritischer Fluidgemische
- Experimentelle Validierung numerischer Ansätze
- Wärmeübergangsmessungen
- Werkstoffverhalten und Korrosion
Komponenten- und Prozessentwicklung
- Einbindung alternativer Design- und Fertigungskonzepte wie z.B. additive Fertigung
- Dichtungslösungen hochdynamischer Komponenten
- Lastflexibilität, Mess- und Regelverhalten superkritischer Energieanlagen
- Betriebsgrenzen und Prozessstabilität
- Sicherheitsaspekte
Transferorientierte Forschung
- Kopplung sCO2-Prozess <> Speicher
- Alternative Anwendungsbereiche
- Übertragung auf bestehende regenerative Konzepte
- Lösungen für Abwärmenutzung in der Prozesstechnik <> Schnittstelle P2O-Lab
Kohlendioxid wird durch Erhitzen in den superkritischen Zustand gebracht. © Professur für Thermische Energiemaschinen und -anlagen
Ansprechpartner

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dr.-Ing. Andreas Jäger
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Professur für Technische Thermodynamik
Professur für Technische Thermodynamik
Besucheradresse:
Merkel-Bau (MER), Raum 203 Helmholtzstraße 14
01069 Dresden
Deutschland
- work Tel.
- +49 351 463-34669
- fax Fax
- +49 351 463-37105

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dipl.-Ing. Sebastian Rath
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Besucheradresse:
Merkelbau, Raum 208 Helmholtzstraße 14
01069 Dresden
- work Tel.
- +49 351 463-35064
- fax Fax
- +49 351 463-37759
Professorin
NameFrau Prof. Dr. rer. nat. habil. Cornelia Breitkopf
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Professur für Technische Thermodynamik
Professur für Technische Thermodynamik
Besucheradresse:
Merkel-Bau (MER), Raum 106 Helmholtzstraße 14
01069 Dresden
Deutschland
- work Tel.
- +49 351 463-34711
- fax Fax
- +49 351 463-37105

Inhaber d. Professur für Thermische Energiemaschinen und -anlagen
NameHerr Prof. Dr.-Ing. Uwe Gampe
Direktor Zentrum für Energietechnik
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
Besucheradresse:
Merkelbau, Raum 206 Helmholtzstraße 14
01069 Dresden
- work Tel.
- +49 351 463-34491
- fax Fax
- +49 351 463-37759
Partner
- Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
- Bereich Mathematik und Naturwissenschaften der TU Dresden
Veranstaltungen
- Mitorganisation und Teilnahme an der „European sCO2 Conference“
Veröffentlichungen
Gampe, U.; Henoch, J.; Gerbeth, G.; Hannemann, F.; Rath, S.; Hampel, U.; Glos, S: Concept and preliminary design of a 600 °C+ sCO2 test facility, Proceedings of the 2nd European sCO2 Conference 2018, Essen, Germany