Eine Wasserstoffflamme brennt um ein Vielfaches schneller als eine Erdgasflamme und deutlich heißer. Wer daraus in einer Mikrogasturbine sauber Strom machen will, braucht Ingenieurarbeit, die sich nicht aus dem Katalog bestellen lässt.
Mikrogasturbinen gelten als brennstoffflexibel. Mit Wasserstoff stoßen herkömmliche Brennkammern aber an Grenzen: Wasserstoff zündet leichter, verbrennt deutlich schneller und heißer als Erdgas und neigt zum Flammenrückschlag in den Brenner. Gleichzeitig steigen bei hohen Flammentemperaturen die Stickoxide. Mehrere Forschungsgruppen haben in den letzten Jahren gezeigt, dass sich diese Probleme lösen lassen.
100 Prozent Wasserstoff bei 100 kW
Die Universität Stavanger hat gemeinsam mit dem DLR eine serienmäßige 100-kW-Mikrogasturbine mit neuer Brennkammer und angepasster Regelung ausgerüstet. Die Maschine lief mit 50 bis 100 Prozent Wasserstoff. Bei reinem Wasserstoff unter Volllast lagen die Stickoxide unter 25 ppm (Banihabib u. a., 2023).
Das DLR-Institut für Verbrennungstechnik hat im Projekt Retrofit H2 eine kommerzielle 100-kW-Mikrogasturbine umgebaut. Sie lief knapp 100 Stunden mit reinem Wasserstoff, die Stickoxide blieben im gesamten Betriebsbereich unter 15 ppm. Damit ist gezeigt, dass sich auch Bestandsanlagen umrüsten lassen.
Micromix und Luftstufung
Ein Weg zu niedrigen Emissionen ist die Micromix-Verbrennung: Statt einer großen Flamme brennen viele sehr kleine Flammen. Das verkürzt die Verweilzeit im heißen Bereich und senkt die Stickoxide. Ein Übersichtsartikel der Cranfield University ordnet die Injektorkonzepte, den Umgang mit Flammenrückschlag und die Minderung der Stickoxide. Für stationäre Anwendungen sehen die Autoren die Technik nahe an der Serienreife (Singh u. a., 2025).
Was das für die Entwicklung heißt
Für eine Wasserstoff-Mikrogasturbine reicht es nicht, den Brennstoff zu tauschen. Brenner, Flammrohr, Kühlung, Zündung und Regelung müssen zusammen ausgelegt und auf dem Prüfstand erprobt werden. Entscheidend sind die Verteilung der Luft im Flammrohr, ein sicherer Startablauf und eine Regelung, die mit wechselnden Wasserstoffanteilen umgehen kann.
Forschung und Werkstatt gehören zusammen
Die Ergebnisse oben stammen von Instituten wie dem DLR und von Universitäten, die Brennkammern rechnen, bauen und im Versuch zünden. Diese enge Verbindung aus Forschung, Konstruktion und Prüfstand ist eine Stärke des Ingenieurstandorts Deutschland. Sie entscheidet darüber, ob Wasserstoff in kleinen Gasturbinen ein Laborergebnis bleibt oder in Serie geht.
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Quellen
- Banihabib u. a. (2023): Development and Testing of a 100 kW Fuel-flexible Micro Gas Turbine Running on 100% Hydrogen. Int. J. of Hydrogen Energy
- DLR (2024): Retrofit für kommerzielle Mikrogasturbinen erfolgreich erprobt
- Singh u. a. (2025): A review of hydrogen micromix combustion technologies for gas turbine applications. Cranfield University
- Weerakoon, Assadi (2023): Trends and advances in micro gas turbine technology. Energy Conversion and Management: X