Treibstoffverbrauch Dampfturbine gegenüber Gasturbine Einstellungen

[Ta152]

Welche Antriebsform benötigt eigentlich weniger Treibstoff? Eine Gasturbine oder einen Dampfturbine?

[Merowinger]

In welchem Zusammenhang fragst Du das? Wenn man Dampf (z.B. Prozessdampf) bereits zur Verfügung hat, dann ist eine Dampfturbine sinnvoll, sonst aber behaupte ich jetzt einmal, dass eine Gasturbine Raumbedarfsvorteile an Bord hat, und zudem die Handhabung von potentiell gefährlichem Dampf unnötig macht.

Der Dampf für eine Dampfturbine kann auf beliebige Art und Weise erzeugt werden, überlicherweise mittels eines Kessels. Wer also seinen eigenen Müll verbrennt "verbraucht" gar keinen Treibstoff.

An Land werden mit GuD Prozessen besonders effiziente Lösung erreicht, indem eine Dampfturbine (niedriger Temperaturbereich) hinter die Gasturbine (hoher Temperaturbereich) gestellt wird. Aber Du hast ja nach "weniger Treibstoff" und nicht nach "Wirkungsgrad" gefragt. ;-)
Zwei Turbinen bedeuten 2x Investition, 2x Gewicht & Platzbedarf und 2x Wartung.

Der Betriebspunkt spielt dann auch noch wichtige eine Rolle, für 15 Knoten sieht der Vergleich ziemlich anders aus als für 30 Knoten, nicht umsonst hat man für die niedrigen Fahrstufen Diesel- bzw. Dieseleletkrische Antriebe.

Ist ein Schnellstart verlangt, so dauert das Bereitstellen von Dampf zu lange, und die Gasturbine gewinnt.

Der Beitrag wurde von Merowinger bearbeitet: 28. Mar 2010, 17:19

[Arado-234]

Gute Frage, welche Form hat eigentlich die höhere Temperaturdifferenz?
Je höher diese ist desto besser die Energienutzung und folglich desto niedriger der Energieverbrauch. Oder stimmt das nicht ?

Siemens baut wohl gerade eine Kombiturbine mit Gas- und Dampfbetrieb und erwartet dabei 60% Nutzungsgrad, das wäre einsmer Rekord.
http://w1.siemens.com/press/pool/de/pp_cc/...9_28_300dpi.jpg
Habe eben kein kleineres Bild. sorry

Edit:

Habe eben kein kleineres Bild. sorry

Dann muss man das Riesenbild trotzdem nicht direkt verlinken
-Praetorian

Der Beitrag wurde von Praetorian bearbeitet: 28. Mar 2010, 16:22

[Ta152]

In welchem Zusammenhang fragst Du das? Wenn man Dampf (z.B. Prozessdampf) bereits zur Verfügung hat, dann ist eine Dampfturbine sinnvoll, sonst aber behaupte ich jetzt einmal, dass eine Gasturbine Raumbedarfsvorteile an Bord hat, und zudem die Handhabung von potentiell gefährlichem Dampf unnötig macht.

< snip >

Mir ist gestern das erste mal bewust aufgefallen welch hohe Antriebsleistungen WK2 Zerstörer bei relativ kleiner Baugröße hatte. Heutzutage verwendet man bei Militärischen Schiffen ja meist Gasturbinen oder einen Gasturbinen Dieselmotorkombination. Das sowohl Dieselmotor wie auch Gasturbine kleiner sind wie Kessel+Dampfturbine ist klar. Wenn man bei einem heutigen Entwurf viel wert auf eine Hohe Marschgewschwindigkeit setzt dann scheint ein reiner Gasturbinenantrieb die Favorisierte Lösung zu sein. Klar verbraucht am wenigsten Platz/Gewicht. Dieselmotoren scheinen in der Leistungsklasse zu schwer zu sein. Aber wie sieht es mit Dampfturbinen aus? Bei einem Marschantrieb spielt die langsame Reaktionszeit ja keine Rolle.

[Merowinger]

Wenn doch der Dampf noch selbst erst extra erzeugt werden muss (und nicht noch anderweitig gentutzt wird wie z.B. für das Katapult eines Trägers), dann ist die Gasturbine einfach die bessere Wahl. Wer einen atomaren Antrieb wählt, der baut aber natürlich eine Dampfturbine ein.

Die Gasturbine im offenen Prozess kommt mit "innerer Verbrennung" daher und kann somit wesentlich höhere Temperaturen nutzen. Eine Dampfturbine hat üblicherweise eine Eintrittstemperatur von bis zu 550° Celsius, während bei Gasturbinen derzeit bis 1600° Verbrennungstemperatur möglich sind.

Begrenzt werden diese Temperaturen durch den Stand der Materialwisschenschaften. Im Fall der Dampfturbinen muss das Arbeitsmedium extern "hergestellt" und dann von aussen zugeführt werden, und hier gelten erheblich niedrigere Machbarkeitsgrenzen. Die Austrittstemperatur ist natürlich auch noch zu betrachten, denn nicht nur das absolute Niveau am Eintritt, sondern auch die Temperaturspreizung des gesamten Prozesses muss beachtet werden. Im unteren Bereich kann die Dampfturbine glänzen, daher ja auch das erfolgreichen Modell der GuD Anlagen.

Allgemein wird das "Loswerden des Dampfes" im Schiffbau als Fortschritt empfunden. Eine der anspruchsvolleren Entwicklungsaufgaben des neuen US Trägers ist der Ersatz des dampfgetriebenen Katapultes.

Schliesslich zur Erinnerung: Der TÜV wurde gegründet weil die Anzahl schrecklicher Kesselexplosionen eingedämmt werden musste.

[MalcomME45]

Gute Frage, welche Form hat eigentlich die höhere Temperaturdifferenz?
Je höher diese ist desto besser die Energienutzung und folglich desto niedriger der Energieverbrauch. Oder stimmt das nicht ?

Siemens baut wohl gerade eine Kombiturbine mit Gas- und Dampfbetrieb und erwartet dabei 60% Nutzungsgrad, das wäre einsmer Rekord.
http://w1.siemens.com/press/pool/de/pp_cc/...9_28_300dpi.jpg
Habe eben kein kleineres Bild. sorry

Edit:

Habe eben kein kleineres Bild. sorry

Dann muss man das Riesenbild trotzdem nicht direkt verlinken
-Praetorian

eigentlich steht die turbine schon (in irsching), die dampfturbine ist meines wissens aber noch nich dran
das obige bild ist aber net aus dem berliner werk, endweder das irschinger turbinenhaus oder eine andere montagestrasse (wobei ich zu ersterem tendiere, die endmontage erfolgte in berlin)
btw: kombis aus gas und dampf (GuD) baut siemens schon seit über 30 jahren, das auf dem bild ist die NGF

[Racer]

Welche weniger Treibstoff verbraucht ist bei der Auswahl heutzutage nicht DAS Kriterium.
Viel wichter ist der Wartungsaufwand.

Auch heutzutage werden noch Kessel mit Dampfturbinen verbaut, gerade weil man da zum Teil bessere Wirkungsgrade und somit weniger Verbrauch erreicht.

Bei Zerstörern spielen aber noch andere Dinge hinein. Wie schon erwähnt lässt sich eine Gasturbine sehr viel schneller Hochfahren als Kessel/Dampf Kombinationen. Die benötigte Besatzung sinkt durch den geringeren Wartungsaufwand. Einfachere Austauschbarkeit. Grössere Überlebenswahrscheinlichkeit des Antriebs bei Treffern (dank kompakteren Abmessungen) usw.

Gab da mal den "Antreiber-Thread" mit einigen Infos zum Thema.

[Anderman]

Nach dem ich im Antreiber-Thread nicht fündig geworden bin, frage ich mal hier an. Gasturbinen arbeiten am wirtschaftslichsten wenn sie mit nahezu vollast betrieben werden. Eine britische Typ 22 Fregatte hat 2 Rolls-Royce Tyne Turbinen für die Marschfahrt mit ca. 10 000 Ps , eine amerikanische Oliver-Hazard-Perry Fregatte nutzt zur Marschfahrt eine GE LM 2500 Turbine mit ca 21 000 PS. Selbst wenn die LM2500 mit 70% betrieben werden sind dies 14700 PS. Haben die Perry´s eine höhere Geschwindigkeit während der Marschfahrt oder fahren die amerikaner ihre Fregatten in einen unwirtschaftlichen Bereich der Gasturbinen?

Der Beitrag wurde von Anderman bearbeitet: 31. Mar 2010, 22:09

[SeaTiger]

Nach dem ich im Antreiber-Thread nicht fündig geworden bin, frage ich mal hier an. Gasturbinen arbeiten am wirtschaftslichsten wenn sie mit nahezu vollast betrieben werden.

Der spez. Verbrauch (Verbrauch pro kW oder PS) nimmt mit steigender Leistung ab. Das heißt, eine Gasturbine ist am wirtschaftslichsten, wenn sie unter Vollast läuft. Nicht 90% oder 95% sondern 100% Drehzahl und damit Leistung (oder irre ich mich da ?!)

Eine britische Typ 22 Fregatte hat 2 Rolls-Royce Tyne Turbinen für die Marschfahrt mit ca. 10 000 Ps , eine amerikanische Oliver-Hazard-Perry Fregatte nutzt zur Marschfahrt eine GE LM 2500 Turbine mit ca 21 000 PS.

Selbst wenn die LM2500 mit 70% betrieben werden sind dies 14700 PS. Haben die Perry´s eine höhere Geschwindigkeit während der Marschfahrt oder fahren die amerikaner ihre Fregatten in einen unwirtschaftlichen Bereich der Gasturbinen?

Sorry, versteh ich nicht ganz.
Grundsätzlich: Die Oliver-H-Perry Fregatten haben (nach Wiki) 2 Gasturbinen.

Möglicherweise fahren sie bei Marschfahrt nur mit einer Turbine, mit dieser aber bei 100% und Maximale Geschw. wird die zweite dazugeschaltet.

Wie kommst du auf (vermutl beliebige) 70% bzw auf den Teillastbereich ? In welcher Situtation soll mit ihm gefahren werden?

Marschfahrt : 1 Turbine mit 100%, die andere kalt -> Wirtschaflich

[Anderman]

Hi Seatiger,

das die Perry Fregatten 2 Turbinen, in COGAG Anordunung, haben und nur eine für die Marschfahrt nutzen war mir klar.
Nur liefert eine LM2500 Turbine immer noch ca 20 000 PS während die Type 22 Fregatten 2 Wellen haben jede Welle hat eine Tyne Turbine und eine Olympus Turbine als COGOG kombination. Die Type nutzen also 2 Tpyne Turbinen mit insgesamt 10 000 PS für die Marschfahrt und 2 Olympus mit über 50 000 PS für die Höchstgeschwindigkeit.
Die Perry hätten also bei 100% Leistung ungefähr doppelt soviel Leistung zu Verfügung wie die Typ 22.

Die 70% Leistung hatte ich aus den Daten aus der Wikipedia errechnet

http://en.wikipedia.org/wiki/Rolls-Royce_Marine_Trent ist zwar eine neuere Turbine aber als Anhaltspunkt wohl brauchbar.

[Racer]

Hier sind 2 Treads wo über Verbrauchswerte diskutiert wurde, auch der Antreiber:

http://www.whq-forum.de/invisionboard/inde...=24230&st=0
http://www.whq-forum.de/invisionboard/inde...c=27790&hl=

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In der Tat fahren die Perry's in einem sehr unwirtschaftlichen Bereich mit ihren Turbinen: bei 16kn mit etwa 20%, bei 18kn mit etwa 31% und bei 20kn mit etwa 45% Last. Immer nur mit 1 Turbine! Die 2. Turbine wird erst ab etwa 24 Knoten benötigt. Da man damals aber davon ausging, dass sich im Einsatz alles bei recht hohen Geschwindigkeiten abspielt hat das wohl keine so grosse Rolle gespielt.

Wenn man sich das Diagramm bei einer Spey anschaut, sieht man wie schlecht in diesem Bereich die Verbauchswerte sind:
http://www.rolls-royce.com/Images/MMS%20FS..._tcm92-9328.pdf

Etwas anders verhält es sich bei den neueren Turbinen wie der MT30 oder der Rekuperativen WR21, diese sind nicht auf 100% optimiert, sondern laufen eher bei 75% im verbrauchsoptimierten Bereich. Rolls Royce hatte die Diagramme früher online, jetzt nicht mehr. Google sollte da aber etwas ausspucken.

Der Beitrag wurde von Racer bearbeitet: 3. Apr 2010, 19:13

[Anderman]

Danke Racer das wollte ich wissen