Oxyfuel-Combustion
Durch reinen Sauerstoff zu "reinem" CO2
Das Grundprinzip des Oxyfuel-Prozesses ist die Verbrennung eines Brennstoffs wie Kohle mit reinem Sauerstoff anstelle von Luft. Zur Regelung der Verbrennungstemperatur muss zusätzlich Rauchgas beigefügt werden. Dabei entsteht wiederum ein Rauchgas, das neben Wasserdampf fast ausschließlich CO2 enthält.
Im zweiten Schritt des Verfahrens sorgt ein Kühlvorgang für die Trennung des CO2 vom Wasserdampf, der bei den niedrigen Temperaturen zu Wasser kondensiert. Daran anschließend folgt die herkömmliche Rauchgasreinigung, die überschüssige Staub,- Schwefeloxid- und Stickoxid-Emissionen reduziert. Entscheidend für den Erfolg des Oxyfuel-Prozesses ist, wie viel von diesen Restgasbestandteilen vor der unterirdischen Lagerung des CO2 zukünftig abgetrennt werden müssen.
Im zweiten Schritt des Verfahrens sorgt ein Kühlvorgang für die Trennung des CO2 vom Wasserdampf, der bei den niedrigen Temperaturen zu Wasser kondensiert. Daran anschließend folgt die herkömmliche Rauchgasreinigung, die überschüssige Staub,- Schwefeloxid- und Stickoxid-Emissionen reduziert. Entscheidend für den Erfolg des Oxyfuel-Prozesses ist, wie viel von diesen Restgasbestandteilen vor der unterirdischen Lagerung des CO2 zukünftig abgetrennt werden müssen.
Die Bereitstellung von reinem Sauerstoff beim Oxyfuel-Verfahren ist mit einem hohen Energieaufwand verbunden, der zu dem vergleichsweise geringen Aufwand für die Reinigung des CO2 nach der Verbrennung hinzu gerechnet werden muss. Zu den weiteren Herausforderungen zählt, den Verbrennungsprozess im Kessel besser zu kontrollieren. Diese Anforderungen mit innovativen technologischen Lösungen zu meistern, gehört zu den Entwicklungsaufgaben auf dem Weg zur wirtschaftlichen Nutzung des Oxyfuel-Verfahrens.
Die Kontrolle des Verbrennungsprozesses von Kohle mit reinem Sauerstoff im Dampferzeuger des Kraftwerkes ist die zentrale Herausforderung des Oxyfuel-Verfahrens. Derzeit betreiben wir im englischen Kohlekraftwerk Ratcliffe südwestlich von Nottingham einen Teststand zur Erprobung der Oxyfuel-Technologie mit einer thermischen Leistung von 1 MW. Durch ein umfassendes Monitoring des Verfahrens erhalten wir grundlegende Erkenntnisse über den Ablauf des Verbrennungsvorganges. Mit der Versuchsanlage gelingt es uns, diesen Prozess unter realen Kraftwerksbedingungen zu erforschen, was zahlreiche erfolgreiche Untersuchungen belegen. Hier gewinnen wir auch grundlegende Erkenntnisse über die Auswirkungen der Oxyfuel-Technik auf den gesamten Kraftwerksprozess. Die Ergebnisse des Versuchsanlagenbetriebs gehen in die Entwicklung eines Oxyfuel-Brenners ein, die wir zusammen mit einem britischen Anlagenbauer vorantreiben, der an den Versuchen beteiligt ist.
Die Herstellung reinen Sauerstoffs für das Oxyfuel-Verfahren erfolgt nach dem weit verbreiteten Prinzip der kryogenen Luftzerlegung. Diese Anlagen zur Sauerstoffherstellung sind zwar im industriellen Einsatz, wegen ihres hohen Energiebedarfs erwarten wir jedoch eine nachhaltige Weiterentwicklung auf diesem Gebiet sowie alternative Prozesse. Die Membrantechnologie, die hier einen Beitrag zur Effizienzsteigerung der Luftzerlegung leisten könnte, befindet sich bereits in der Grundlagenforschung.
Im Rahmen des OXYCOAL-Projekts betreiben wir gemeinsam mit anderen Unternehmen und der Wissenschaft in kleineren Versuchanlagen wichtige Grundlagenforschung für eine signifikante Effizienzsteigerung des Oxyfuel-Verfahrens. Das Ziel ist, das Potenzial dieser Technologie als eine langfristige Option für eine nachhaltige Klimaschutzstrategie nutzbar zu machen.
Ein weiterer wichtiger Baustein unseres Engagements ist die Beteiligung am ADECOS-Projekt ("Advanced Development of the Coal-fired Oxyfuel Process with CO2 Separation"), das die technologische und ökonomische Weiterentwicklung der Oxyfuel-Technik vorantreibt. Zu den zentralen Fragestellungen zählen hier die Optimierung der Verbrennungsvorgänge, die Entwicklung von Oxyfuel-Brennern für große Durchsätze sowie die Erarbeitung wesentlicher Erkenntnisse über das Emissionsverhalten der Oxyfuel-Anlagen und deren Anfälligkeit für Verschmutzung und Verschlackung.
Die Herstellung reinen Sauerstoffs für das Oxyfuel-Verfahren erfolgt nach dem weit verbreiteten Prinzip der kryogenen Luftzerlegung. Diese Anlagen zur Sauerstoffherstellung sind zwar im industriellen Einsatz, wegen ihres hohen Energiebedarfs erwarten wir jedoch eine nachhaltige Weiterentwicklung auf diesem Gebiet sowie alternative Prozesse. Die Membrantechnologie, die hier einen Beitrag zur Effizienzsteigerung der Luftzerlegung leisten könnte, befindet sich bereits in der Grundlagenforschung.
Im Rahmen des OXYCOAL-Projekts betreiben wir gemeinsam mit anderen Unternehmen und der Wissenschaft in kleineren Versuchanlagen wichtige Grundlagenforschung für eine signifikante Effizienzsteigerung des Oxyfuel-Verfahrens. Das Ziel ist, das Potenzial dieser Technologie als eine langfristige Option für eine nachhaltige Klimaschutzstrategie nutzbar zu machen.
Ein weiterer wichtiger Baustein unseres Engagements ist die Beteiligung am ADECOS-Projekt ("Advanced Development of the Coal-fired Oxyfuel Process with CO2 Separation"), das die technologische und ökonomische Weiterentwicklung der Oxyfuel-Technik vorantreibt. Zu den zentralen Fragestellungen zählen hier die Optimierung der Verbrennungsvorgänge, die Entwicklung von Oxyfuel-Brennern für große Durchsätze sowie die Erarbeitung wesentlicher Erkenntnisse über das Emissionsverhalten der Oxyfuel-Anlagen und deren Anfälligkeit für Verschmutzung und Verschlackung.
