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Markus Wäsker

• Der Dampfturbolader soll das exergetische Potenzial der Druckreduzierung in Dampfnetzen im kleinen Leistungsbereich (<1 MW) erschließen und ohne den Umwandlungsschritt in elektrische Energie direkt Druckluft erzeugen. Diese Prozessoptimierungsoption als direkte Kopplung einer Axialturbine mit einem Radialverdichter wird in der vorliegenden Arbeit im Leistungsbereich von 50 kW bis 300 kW erstmalig untersucht. Hierzu wird ein Modell zur detaillierten dreidimensionalen Auslegung und Untersuchung von Dampfturboladern auf Basis von Surrogate-Models entwickelt und für zwölf typische Referenzfälle in Deutschland angewendet. Die Untersuchungen zeigen, dass der Einsatz eines Dampfturboladers einen ökonomischen Mehrwert für Unternehmen aufgrund einer signifikanten Betriebskosteneinsparung bietet. Darüber hinaus wurden in den betrachteten Fällen der Primärenergieaufwand um 34 % bis 42 % sowie der CO2-Ausstoß um 58 % bis 63 % gesenkt.
• The steam turbocharger is intended to use the exergetic potential of pressure reduction in steam networks in the small power range (<1 MW) for direct air compression without the conversion step into electrical energy. This option for process optimization as a direct coupling of an axial turbine with a radial compressor is analyzed for the first time in the present work in the power range from 50 kW to 300 kW. For this, a model for the detailed three-dimensional design and investigation of steam turbochargers based on surrogate models is being developed and used for twelve reference cases in Germany. The investigations show that the use of a steam turbocharger offers an economic benefit for companies due to a significant reduction in operating costs. Moreover, for the analyzed cases the primary energy consumption was reduced by 34% to 42% and the CO2 emissions by 58% to 63%.