KIT erreicht Meilenstein: Stromerzeugung mit innovativer kompressorloser Wasserstoff-Gasturbine - Laufzeitrekord der NASA übertroffen

© Joachim Grune/KITKarlsruhe - Der Hochlauf der Wasserstoffindustrie befindet sich noch in einer frühen Phase. In diesem Umfeld führen intensive Forschungsaktivitäten immer wieder zu deutlichen Technologiesprüngen. Ein aktuelles Beispiel liefert das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit einer neu entwickelten kompressorlosen Wasserstoff-Gasturbine.

Mit einer Laufzeit von über 5 Minuten übertrifft das KIT einen bisherigen Rekord der NASA deutlich und erzeugt erstmals Strom mit einer kompressorlosen Turbine. Die Druckgewinnverbrennung ersetzt die energieintensive Luftkompression und soll Effizienz sowie Flexibilität der Wasserstoffenergie steigern. Vorgestellt wird die Technologie vom KIT auf der Hannover Messe 2026.

Laufzeitrekord für Wasserstoff-Gasturbine übertrifft NASA-Bestwert
Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie haben mit einer kompressorlosen Gasturbine einen Laufzeitrekord erzielt. Der Brenner mit Druckgewinnverbrennung lief im Testbetrieb 303 Sekunden stabil. Damit übertrifft das Team den bisherigen Rekord der NASA von 250 Sekunden.

Frühere Testläufe endeten häufig nach Sekundenbruchteilen, da die thermische Belastung die Brennkammern an ihre Grenzen brachte. Die nun erreichte Laufzeit von etwas mehr als fünf Minuten gilt daher als wichtiger technologischer Meilenstein.

„Das ist ein wichtiger Schritt hin zu hocheffizienter und flexibler Wasserstoffenergie für ein fossilfreies Energiesystem“, sagt Professor Daniel Banuti, Direktor des Instituts für Thermische Energietechnik und Sicherheit des KIT.

Kern der Innovation ist die sogenannte Druckgewinnverbrennung. Im Gegensatz zu klassischen Gasturbinen entfällt der mechanische Kompressor, der sonst rund die Hälfte der Leistung verbraucht, um Luft auf den erforderlichen Druck zu bringen. „Eine klassische Gasturbine, wie wir sie in Kraftwerken oder unter den Tragflächen von Flugzeugen sehen, verbraucht etwa 50 Prozent ihrer Leistung, um Luft auf den für eine effiziente Verbrennung erforderlichen hohen Druck zu komprimieren - Leistung, die dann nicht für die Stromerzeugung genutzt wird“, so Banuti.

Bei der Druckgewinnverbrennung erzeugen Detonationswellen in der Brennkammer den notwendigen Druckanstieg. Diese entstehen durch Strömungsinstabilitäten, Wellen und Wirbel - ganz ohne mechanische Kompressoren. Das reduziert bewegliche Teile und eröffnet Effizienzpotenziale.

Erste erfolgreiche Stromerzeugung ohne mechanischen Kompressor
Neben dem Laufzeitrekord meldet das KIT einen weiteren Durchbruch: Erstmals wurde eine Turbine erfolgreich an die Brennkammer gekoppelt und Strom erzeugt - ohne mechanische Luftverdichtung.

Die Kopplung gilt als technisch anspruchsvoll. „Das ist sehr schwierig, weil die extrem schnellen und intensiven Verbrennungsvorgänge in der Brennkammer eine stabile Energieübertragung an die Turbine erschweren. Wir sind die Ersten, die eine solche Turbine erfolgreich betreiben und dabei Strom erzeugen konnten“, sagt Banuti.

Die Technologie ist grundsätzlich nicht auf Wasserstoff beschränkt. Wasserstoff eignet sich jedoch besonders gut, da er sehr schnell reagiert und stabile Druckanstiege ermöglicht. Perspektivisch könnten daraus leichtere, kostengünstigere und hocheffiziente Turbinen für die stationäre Stromerzeugung sowie für Anwendungen in der Luftfahrt entstehen.

Vorgestellt wird die neue Wasserstoff-Gasturbine vom 20. bis 24. April 2026 auf der Hannover Messe in Halle 11, Stand B06. Für die Energiewirtschaft markiert der erreichte Laufzeitrekord aus Sicht der KIT-Forschenden einen weiteren Entwicklungsschritt hin zu einem fossilfreien Energiesystem.