Neue Legierungen ermöglichen effizientere Energiegewinnung

Konventionelle Techniken können durch neue Materialien verbessert werden: Spezielle Legierungen bringen mehr Effizienz für Turbinen in der Luftfahrt und der Energiegewinnung.

Angesichts des weltweit steigenden Energiebedarfs und zunehmender Treibhausgasemissionen bedarf es neuer Materialien zur Energieumwandlung, auch für konventionelle Technologien.

Im Zentrum steht eine Gruppe von neuartigen Materialien mit großem Potenzial für die Energietechnologie: die gerichtet erstarrten eutektischen Legierungen. Eutektische Legierungen weisen einen eindeutig bestimmbaren Schmelzpunkt auf. Da alle Bestandteile gleichzeitig erstarren, entsteht ein feines, gleichmäßiges Gefüge. Dazu gehören beispielsweise in-situ chromfaserverstärkte Nickelaluminide. Diese lassen sich in einem Prozessschritt herstellen. So wird bereits bei der Herstellung dieser Legierungen Energie eingespart.

Die Legierungen eignen sich als Material für Turbinen, beispielsweise für den stationären Betrieb in Gaskraftwerken oder für den mobilen Einsatz in Flugzeugen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Oxidationsbeständigkeit aus. Da sie einen relativ hohen Schmelzpunkt besitzen, lassen sie sich bei höheren Temperaturen einsetzen als herkömmliche Materialien. Dies ermöglicht es, Turbinen mit höherem Wirkungsgrad zu bauen. Außerdem sind die neuartigen Legierungen leichter, wodurch sich bei Flugzeugturbinen Gewicht einsparen lässt. Beide Faktoren steigern die Effizienz der Energieumwandlung. Die Entwicklung solcher Legierungen kommt jedoch nicht nur konventionellen Anlagen zugute. Langfristig könnte sie auch ganz neue Technologien ermöglichen.

Um solche Neuentwicklungen zu fördern, unterstützt die Helmholtz-Gemeinschaft eigene Graduiertenschulen und Kollegs für strukturierter Promotionsprogramme. In der diesjährigen Ausschreibungsrunde gingen insgesamt 19 Anträge ein. Eine Expertenkommission wählte daraus zwei Graduiertenschulen und fünf Kollegs aus. Sie werden in den kommenden sechs Jahren aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Helmholtz-Kollegs sind auf bestimmte Forschungsthemen fokussiert. Sie nehmen bis zu 25 besonders begabte Nachwuchswissenschaftler auf, die international rekrutiert werden.

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