Aus Kohle wird sauberer Wasserstoff
Pre-Combustion-Capture
Ein anderes Verfahren zur Abtrennung von CO2 ist das Pre-Combustion-Capture-Verfahren - die Abscheidung von Kohlendioxid vor der Verbrennung. Dazu muss zunächst Luft in Stickstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Die Kohle reagiert dann bei hohen Temperaturen unvollständig, das heißt mit zu wenig Sauerstoff, wobei gleichzeitig Wasserdampf eingesprüht wird. Diesen Prozess nennt man Kohlevergasung. Dabei entsteht ein Synthesegas, das im Wesentlichen aus Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) besteht.
Im nächsten Schritt wandelt ein Katalysator das Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu einem Gemisch aus CO2 und H2. Aus diesem Gasgemisch lässt sich das CO2 durch eine Wäsche abtrennen und für den Transport verdichten. Der verbleibende Wasserstoff wird in einem nachgeschalteten Gas- und Dampfturbinen-Kombiprozess mit hohem Wirkungsgrad zur Stromerzeugung genutzt.
Im nächsten Schritt wandelt ein Katalysator das Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu einem Gemisch aus CO2 und H2. Aus diesem Gasgemisch lässt sich das CO2 durch eine Wäsche abtrennen und für den Transport verdichten. Der verbleibende Wasserstoff wird in einem nachgeschalteten Gas- und Dampfturbinen-Kombiprozess mit hohem Wirkungsgrad zur Stromerzeugung genutzt.
Die Vergasungstechnologie für feste Brennstoffe lässt sich bereits heute unter anderem zur Gewinnung chemischer Grundstoffe und synthetischer Kraftstoffe einsetzen.
Großtechnische Anlagen zur CO2-armen Stromerzeugung müssen noch in Demonstrationsanlagen erprobt werden. Forschungsschwerpunkte liegen hier derzeit im Bereich der Gasturbine für die Wasserstoff-Verbrennung sowie der Verknüpfung und Optimierung der Vergasungs-, Gasreinigungs- und Kraftwerksteile.
Großtechnische Anlagen zur CO2-armen Stromerzeugung müssen noch in Demonstrationsanlagen erprobt werden. Forschungsschwerpunkte liegen hier derzeit im Bereich der Gasturbine für die Wasserstoff-Verbrennung sowie der Verknüpfung und Optimierung der Vergasungs-, Gasreinigungs- und Kraftwerksteile.
Die einzelnen Prozessschritte des Pre-Combustion-Verfahrens - wie z.B. die Vergasung, die physikalische CO2-Wäsche oder der Einsatz von Gasturbinen - sind bereits heute auf industriellem Niveau erprobt. Die Anwendung des integrierten Verfahrens mit der Zusammenführung aller Prozessschritte in einer großtechnischen Anlage muss dagegen noch realisiert werden, um Effizienz, Verfügbarkeit und den wirtschaftlichen Betrieb des Gesamtsystems nachzuweisen.
Zwar können neue, speziell dafür ausgelegte Kohlekraftwerke mit Pre-Combustion-Capture ausgerüstet werden, allerdings ist die Nachrüstung mit diesem Verfahren nur in Kraftwerken mit integrierter Kohlevergasung (engl. Integrated Gasification Combined Cycle, kurz IGCC) möglich. Aktuell gibt es weltweit vier IGCC-Kraftwerke zur Stromerzeugung aus Kohle - die hohe Komplexität der Anlagen und die aufwändige Betriebsführung sind Herausforderungen, die noch zu bewältigen sind. In diesen Kraftwerken kann die Vergasung von Kohle mit einer CO2-Abtrennung kombiniert und der Strom durch die Verbrennung von wasserstoffreichem Brenngas in nachgeschalteten Gas- und Dampfturbinen erzeugt werden.
Für die Optimierung des Pre-Combustion-Prozesses ist die Entwicklung hocheffizienter Brennertechnologien für Wasserstoffturbinen notwendig. Diese befinden sich derzeit im Pilotstadium und müssen für eine kommerzielle Nutzung noch weiterentwickelt werden.
Diesen technologischen Herausforderungen begegnet E.ON mit der konsequenten Weiterentwicklung des Verfahrens: Das öffentlich geförderte Projekt COORIVA (CO2-Reduktion durch integrierte Vergasung und Abtrennung), an dem E.ON beteiligt ist, widmet sich der "Baubarkeitsuntersuchungen für ein IGCC-Referenzkraftwerk ab 2015 für Braun- und Steinkohle mit CO2-Rückhaltung". Weitere Partner dieses deutschen Forschungsprojektes kommen aus dem Kreis der Energieversorger. Koordinator ist ein Institut der Technischen Universität Freiberg. Parallel hierzu werden internationale Studien zu IGCC-Verfahren ausgewertet sowie ein spezielles Simulationsmodell für verschiedene Vergasertechnologien und IGCC-Verschaltungen erstellt.
E.ON hat eine Machbarkeitsstudie über ein 450 Megawatt-IGCC-Kraftwerk für den Standort Killingholme (Großbritannien) erarbeitet.
Darüber hinaus war E.ON bis 2010 Mitglied der "FutureGen"-Alliance. Im Rahmen dieses Projektes sollte in den USA eine 275 MWel IGCC-Anlage mit nahezu keinen Emissionen errichtet werden. Dieses Projekt erreichte die so genannte Front End Engineering & Design (FEED) Phase.
Zwar können neue, speziell dafür ausgelegte Kohlekraftwerke mit Pre-Combustion-Capture ausgerüstet werden, allerdings ist die Nachrüstung mit diesem Verfahren nur in Kraftwerken mit integrierter Kohlevergasung (engl. Integrated Gasification Combined Cycle, kurz IGCC) möglich. Aktuell gibt es weltweit vier IGCC-Kraftwerke zur Stromerzeugung aus Kohle - die hohe Komplexität der Anlagen und die aufwändige Betriebsführung sind Herausforderungen, die noch zu bewältigen sind. In diesen Kraftwerken kann die Vergasung von Kohle mit einer CO2-Abtrennung kombiniert und der Strom durch die Verbrennung von wasserstoffreichem Brenngas in nachgeschalteten Gas- und Dampfturbinen erzeugt werden.
Für die Optimierung des Pre-Combustion-Prozesses ist die Entwicklung hocheffizienter Brennertechnologien für Wasserstoffturbinen notwendig. Diese befinden sich derzeit im Pilotstadium und müssen für eine kommerzielle Nutzung noch weiterentwickelt werden.
Diesen technologischen Herausforderungen begegnet E.ON mit der konsequenten Weiterentwicklung des Verfahrens: Das öffentlich geförderte Projekt COORIVA (CO2-Reduktion durch integrierte Vergasung und Abtrennung), an dem E.ON beteiligt ist, widmet sich der "Baubarkeitsuntersuchungen für ein IGCC-Referenzkraftwerk ab 2015 für Braun- und Steinkohle mit CO2-Rückhaltung". Weitere Partner dieses deutschen Forschungsprojektes kommen aus dem Kreis der Energieversorger. Koordinator ist ein Institut der Technischen Universität Freiberg. Parallel hierzu werden internationale Studien zu IGCC-Verfahren ausgewertet sowie ein spezielles Simulationsmodell für verschiedene Vergasertechnologien und IGCC-Verschaltungen erstellt.
E.ON hat eine Machbarkeitsstudie über ein 450 Megawatt-IGCC-Kraftwerk für den Standort Killingholme (Großbritannien) erarbeitet.
Darüber hinaus war E.ON bis 2010 Mitglied der "FutureGen"-Alliance. Im Rahmen dieses Projektes sollte in den USA eine 275 MWel IGCC-Anlage mit nahezu keinen Emissionen errichtet werden. Dieses Projekt erreichte die so genannte Front End Engineering & Design (FEED) Phase.
