Gasturbinenantriebe

Gasturbinenantriebe sind Systeme, die eine Gasturbine als primäre Antriebsmaschine verwenden. Sie wandeln chemische Energie aus Kraftstoffen in mechanische Leistung um, überwiegend durch einen Brayton-Kreisprozess. Je nach Einsatzgebiet liefern sie Schub, treiben eine Welle oder beides und kommen sowohl in mobilen Anwendungen wie Flugzeugen, Hubschraubern, Schiffen und Lokomotiven als auch in stationären Einrichtungen wie Kraftwerken zum Einsatz.

Der Grundaufbau umfasst typischerweise einen Lufteinlass, einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Luft wird verdichtet, Brennstoff wird in der Brennkammer injiziert und verbrannt, die heißen Gase expandieren durch die Turbine. Die Turbine treibt den Verdichter an und liefert mechanische Leistung. Je nach Anordnung kann die Turbine eine Welle direkt antreiben (Turboshaft) oder den erzeugten Schub durch Düse bzw. Triebwerk realisieren (Turbomotor, Turbofan, Turbojet). In stationären Anwendungen dienen Gasturbinen der Stromerzeugung, oft als Spitzenlast- oder Notstromversorgung, oder in kombinierten Kraftwerken, wobei Abwärme in eine zusätzliche Dampfturbine eingespeist wird (Combined-Cycle).

Anwendungen und Leistungsbereiche: In der Luftfahrt trugen Gasturbinen maßgeblich zur Entwicklung von Turbofan-, Turboprop- und Turbostrahltriebwerken bei. In der Energieversorgung finden sich Gas-Turbinen in offenen oder kombinierten Kreisläufen, in Marineanwendungen und als leistungsstarke Industrieantriebe. Vorteile sind hohes Leistungsgewicht, schnelle Reaktion und Betrieb mit verschiedenen Kraftstoffen; Nachteile umfassen Emissionen, Lärm, Wartungsintensität und Effizienzverluste bei Teillast.

Zukunftstrends umfassen Emissionsminderung durch Dry-Low-NOx-Verbrennung, fortschrittliche Werkstoffe, größere Wärmewirkungsgrade und den Einsatz alternativer Kraftstoffe. In der Luftfahrt gewinnen außerdem Getriebetriebene Turbofanarchitekturen und Hybridkonzepte an Bedeutung.