Das Projekt "Stand der Technik von Kraftwerken mit Abscheidung von CO2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TuTech Innovation GmbH durchgeführt. A) Problemstellung: Zur Begrenzung von CO2-Emissionen in die Atmosphäre sind neue Kraftwerkstypen zum Einsatz von fossilen (oder biogenen) Brennstoffen in der Entwicklung, bei denen das entstehende Kohlendioxid kontrolliert abgeschieden werden soll. Parallel arbeitet die Industrie an Verfahren, auch konventionelle Dampfkraftwerke oder GuD-Anlagen mit einer CO2-Abscheidung nachzurüsten. Die CO2-Abscheidung ist Voraussetzung für den Transport und die beabsichtigte dauerhafte Ablagerung des CO2 ('CCS': Carbon, Capture and Storage). Die neuen Kraftwerkstypen und Abscheideverfahren sollen bis 2020 kommerziell verfügbar sein. B) Handlungsbedarf (BMU oder UBA): CCS-Kraftwerke unterscheiden sich im Aufbau - hier vor allem auf der Feuerungsseite - und Abgasseite - erheblich von bisherigen Dampfkraftwerken oder GuD-Anlagen; der Stand der Technik zur Begrenzung von Umweltbelastungen aus diesen Anlagen (vor allem Emissionen in die Luft wie z.B. SO2, NOx, Staub, Hg, weitere Schwermetalle, aber auch Abwasser, Abfall, ggf. auch Lärm) ist derzeit kaum bekannt. Hinzu kommt, dass die 13. BImSchV (Großfeuerungs- und Gasturbinen-Verordnung) in ihrer gegenwärtigen Form auf CCS-Kraftwerke kaum anwendbar sein wird. Es ist daher erforderlich, in den kommenden ca. 4 Jahren im Rahmen von voraussichtlich 3 oder 4 aufeinander aufbauenden Vorhaben die fachlichen Grundlagen für die immissionsschutzrechtliche Genehmigung von CCS-Kraftwerken zu schaffen. C) Ziel des Vorhabens ist: Identifikation der relevanten Quellen von Umweltbelastungen von CCS-Kraftwerken, Ersterhebung des Standes der Technik der wesentlichen Komponenten von CCS-Kraftwerken, Entwicklung von Vorschlägen, wie die Überwachung künftiger Anforderungen zur Emissionsbegrenzung den besonderen Bedingungen in CCS-Kraftwerken gerecht werden kann. Die nachfolgenden Vorhaben sollen schwerpunktmäßig die künftigen CCS-Pilot- und Demonstrationsanlagen untersuchen (Konkretisierung des Standes der Technik) und schließlich Vorschläge für materielle Anforderungen an kommerzielle CCS-Kraftwerke und deren Überwachung entwickeln.
Das Projekt "Weiterentwicklung des Oxyfuel-Prozesses für Steinkohle mit CO2-Abscheidung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundvorhabens ADECOS, welches im Rahmen des COORETEC Programms des BMWi durchgeführt wird. Darin wird für den Brennstoff Steinkohle der Oxyfuel-Kraftwerksprozess als eine CCS-Technologieoption zur Reduzierung der CO2 Emissionen auf seine Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit hin überprüft. Es wird eine breit angelegte Untersuchung des Gesamtprozesses mit vertieften Analysen relevanter Einzelaspekte einschließlich des Rückflusses der Ergebnisse in die Gesamtprozessanalyse vorgenommen. Die Forschungsaktivitäten werden in vier Teilprojekte (TP) unterteilt: TP 1: CO2-Abtrennung, Phasengleichgewichtsuntersuchung von CO2 in Anwesenheit von N2, O2 und Ar. TP 2: Experimentelle feuerungstechnische Untersuchungen. TP 3: Optimierung des Dampferzeugers. TP 4: Geschlossene Optimierung des Gesamtprozesses. Wenn nachgewiesen werden kann, dass der Prozess wirtschaftlich und technologisch sinnvoll ist, werden die Ergebnisse für Auslegung und Bau einer Demonstrationsanlage verwendet, um auf deren Basis in ca. 15 Jahren eine erste großtechnische Anlage nach diesem Prinzip zu bauen.
Das Projekt "Verbundprojekt: Oxyfuel-Prozess für Steinkohle mit CO2-Abscheidung (Teil des Verbundprojektes ADECOS II)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundvorhabens ADECOS II. Darin wird für den Brennstoff Steinkohle der Oxyfuel-Kraftwerksprozess als eine Technologieoption zur Reduzierung der CO2-Emissionen auf seine Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit überprüft. Dazu wird eine breit angelegte Untersuchung des Gesamtprozesses mit vertieften Analysen relevanter Einzelaspekte und Rückfluss der Ergebnisse in die Gesamtprozessanalyse vorgenommen. So soll eine klare Aussage über die weiteren Aussichten und die praxisrelevante Realisierung eines Steinkohle Oxyfuel-Prozesses getroffen werden. Die Forschungsaktivitäten werden in vier Teilprojekte (TP) unterteilt: TP 1: Rauchgastrocknung und CO2-Abtrennung, Phasengleichgewichtsuntersuchung von CO2 und O2 in Anwesenheit von N2 und Ar. TP 2: Experimentelle feuerungstechnische Untersuchungen. TP 3: Optimierung des Dampferzeugers. TP 4: Geschlossene Optimierung des Gesamtprozesses. Die Ergebnisse werden die Verfeinerung des Konzepts für eine Pilotanlage unterstützen. Darüber hinaus werden sie in der Auslegung und Bau wirtschaftlich und technologisch sinnvoller Demonstrations- und später großtechnischen Anlagen auf der Basis des Oxyfuel-Prozesses beitragen.
Das Projekt "Kohlendioxid-Emissionsszenarien unter Berücksichtigung zukünftiger Stromerzeugungstechnologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Vor dem Hintergrund der Diskussion um Klimaveränderungen mit deren dramatischen Auswirkungen und dem Einfluss des anthropogenen Kohlendioxids in der Atmosphäre auf deren Erwärmung entstehen seit Jahren Bemühungen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Neue Technologien zur Stromerzeugung werden unter anderem als Instrument zur Erreichung der Ziele des Kyoto-Protokolls diskutiert. Die Reduktion der CO2 Emissionen der deutschen Stromerzeugung lässt sich durch verschiedene Ansätze erreichen. Zum einen bietet sich die Möglichkeit der Verlagerung der Stromerzeugung zu kohlenstoffarmen / -freien Brennstoffen wie Erdgas und Uran sowie zu regenerativen Energiequellen wie Sonnen-, Wind- und Wasserkraft sowie Geothermie. Zum zweiten besteht die Möglichkeit der Erhöhung des Wirkungsgrades der fossil gefeuerten Kraftwerke bei gleich bleibendem Primärenergiemix. Die dritte Möglichkeit besteht in der Abscheidung des CO2 aus den Rauchgasen und dessen klimaneutraler Endlagerung. Dies kann wiederum durch Abscheidung vor oder nach der Verbrennung geschehen. In dem vorliegenden Forschungsprojekt werden Maßnahmen des zweiten und dritten Themenkomplexes untersucht. Hierzu gehören die wärmetechnische Simulation von Kraftwerkskonzepten und deren technische und ökonomische Evaluierung. Im vergangenen ersten Jahr des Projektes wurden Recherchen zu technischen und wirtschaftlichen Aspekten der betrachteten Technologien sowie zu Grundlagen der Modellentwicklung sowie zum Stand der Forschung durchgeführt. Des Weiteren wurde ein zukünftiger Kraftwerkstyp mit CO2 Rückhaltung mit dem Programm Aspen simuliert. Hierbei wurden bislang unidentifizierte Forschungsbedarfe bezüglich des Prozesses aufgedeckt und eine erste Optimierung der Anlagenschaltung vorgenommen. Technische und wirtschaftliche Eigenschaften des Prozesses wurden ermittelt.
Das Projekt "ADECOS-ZWSF: Weiterentwicklung und Untersuchung des Oxyfuel-Prozesses mit Zirkulierender Wirbelschicht Feuerung auf Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll der Oxyfuel-Prozess mit Zirkulierender Wirbelschichtsfeuerung (ZWSF) auf seine großtechnische Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit unter Beachtung des Standes der Technik und der aktuellen Rahmenbedingungen überprüft werden. Im Rahmen des Projektes soll eine eindeutige Aussage erzielt werden, ob es sich lohnt, den Oxyfuel-Prozess mit ZWSF weiter als einen Baustein der nationalen und internationalen Carbon Capture and Storage (CCS)-Strategie in Betracht zu ziehen oder nicht. Die Integration einer ZWSF in den Oxyfuel-Prozess mit CO2-Abtrennung bietet die Möglichkeit, auch schwierige Brennstoffe für CCS zugänglich zu machen und geringe Emissionen im Bereich der Schadstoffe NOx und SOx zu erzielen. Darüber hinaus kann durch die Anwendung des Oxyfuel-Prozesses in Verbindung mit einer ZWSF das Dampferzeugervolumen im Vergleich zum konventionellen Prozess signifikant reduziert werden. Verfügbare Technologien im Bereich der Luftzerlegung und der CO2-Abtrennung können zum Einsatz kommen. Damit stünde schon kurzfristig ein weiteres fossil befeuertes Kraftwerkskonzept mit CO2-Abtrennung zur Verfügung. Die Forschungsarbeiten umfassen die Simulation und Modellierung des Gesamtprozesses für ein Oxyfuel-ZWSF Kraftwerk sowie die Auslegung des entsprechenden Dampferzeugers und seiner Peripherie. In den Simulationen wird gängige kommerzielle Software verwendet. Der Informationsaustausch mit den parallel laufenden Forschungsvorhaben der zwei anderen Hochschulen (IFK der Universität Stuttgart und VWS der TU-Dresden) soll die o. g. Simulationen mit experimentellen Ergebnissen aus den Labor-ZWS-Feuerungen für Stein- und Braunkohle ergänzen. Durch die ganzheitliche und realitätsnahe Gesamtprozessbetrachtung, in welcher die wesentlichen Kernfragen im Hinblick auf die großtechnische Umsetzbarkeit des Oxyfuel-Prozesses mit ZWSF beantwortet werden, kann ein aussagekräftiger Vergleich zu den alternativen CO2-armen Stromerzeugungsverfahren erreicht werden. Dieser Ansatz liefert einen möglichen Baustein zur Verringerung der CO2-Vermeidungskosten. Darüber hinaus bietet die ZWSF ein hohes Potenzial zur Mitverbrennung von CO2-neutralen Brennstoffen, welches insbesondere für den Oxyfuel-Prozess mit ZWSF eine interessante Möglichkeit zum schnelleren und wirtschaftlicheren Erreichen der CO2-Minderungsziele darstellt.
Das Projekt "CLOCK - Chemical Looping Combustion von Kohle zur CO2-Abscheidung in atmosphärischen Wirbelschichtreaktoren für einen Dampfkraftprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Im Rahmen des Teilprojekts werden Modellierungs-, Simulations- und Auslegungsarbeiten zur Überprüfung der Machbarkeit eines CLC-basierten Gesamtprozesses für Kohle durchgeführt. Diese Simulationsarbeiten werden mit kommerziell verfügbaren Programmen durchgeführt. Grundlage dieser Untersuchungen ist zunächst die Identifizierung geeigneter Prozessschaltungen auf der Basis von ersten Annahmen und ggf. Werten aus der Literatur. Diese Annahmen werden durch die Erkenntnisse aus den praktischen Untersuchungen in den anderen zwei Arbeitspaketen des Vorhabens überprüft und korrigiert, um auf diese Weise eine realitätsnahe Gesamtprozessgestaltung und -bewertung zu ermöglichen. Sobald das CLC-System in den für den Gesamtprozess wichtigen Parametern numerisch nachgebildet und in ausreichender Genauigkeit simuliert werden kann, werden auf der Basis von Sensitivitätsanalysen optimale Betriebsbedingungen für den Gesamtprozess ermittelt, um daraus Schlussfolgerungen für die weitere Durchführung von Versuchsreihen am IVD und am IFVT zu gewinnen. Die am IET durchzuführenden Aufgaben beinhalten die Erstellung alternativer Prozessschaltungen, die energetische und betriebliche Bewertung sowie die iterative Verbesserung dieser alternativen Prozessschaltungen unter Betrachtung der Ergebnisse des AP2 und AP3 des Verbundvorhabens und die Auslegung eines realisierbaren und praxisnahen Prozessschemas für eine großtechnische Anlagengröße. Alle o. g. Aktivitäten werden umfassend dokumentiert und die Fortschritte des Forschungsvorhabens in regelmäßigen Berichten zusammengefasst und durch Tagungen und Konferenzen der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.
Das Projekt "Dynamische Untersuchung von Dampfkraftprozessen mit CO2-Abtrennung zur Bereitstellung von Regelenergie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes DYNCAP werden die Möglichkeiten von Dampfkraftwerken mit CO2-Abtrennung zur Bereitstellung von Regelenergie unter Berücksichtigung des Standes der Technik und der aktuellen Rahmenbedingungen untersucht. Dabei soll das Hauptaugenmerk zunächst auf dem Post-Combustion CO2-Abtrennungsverfahren und dem Oxyfuel-Verfahren liegen, die beide auf dem konventionellen Dampfkraftprozess basieren. Mit Hilfe von geeigneten stationären Simulationstools werden zunächst die Referenzprozesse für den Kraftwerksprozess, die CO2-Rauchgaswäsche und den Oxyfuel Prozess abgebildet. Im Folgenden werden verschiedene stationäre Teillastberechnungen für die Prozesse durchgeführt. Dabei wird zunächst auf die gewonnenen Ergebnisse für den staubgefeuerten Oxyfuel-Prozess aus dem Verbundvorhaben ADECOS sowie aus dem POSEIDON-Projekt zurückgegriffen. Diese stationären Teillastberechnungen bilden die Basis für die nachfolgende dynamische Modellierung der genannten Verfahren. Gleichzeitig wird von den anderen Projektpartnern die Weiterentwicklung der bereits bestehenden Modelica Bibliotheken durchgeführt. In einem weiteren gemeinsamen Schritt werden die verschiedenen modellierten und überprüften Einzelkomponenten zu Teilprozessen zusammengefasst, um festzustellen, inwieweit die Kosten für die Bereitstellung von Regelenergie durch den Einsatz von CO2-Abtrennungsverfahren beeinflusst werden. Durch Mitwirkung an COORETEC werden die Erkenntnisse aus diesem Projekt das F&E-Programm der Bundesregierung stärken. Die beteiligten Partner werden ihr Portfolio erweitern und können in Zukunft Forschungs- und Entwicklungsaufgaben auf diesem Gebiet unterstützen. Weiterhin wird die Erarbeitung von realisierbaren Konzepten zur Bereitstellung von Regelenergie die Akzeptanz von CO2-Abtrennungstechnologien bei der Kohleverstromung stärken. Durch die Verwendbarkeit der Ergebnisse dieses Projektes in anderen COORETEC-Aktivitäten werden die zu erwartenden Ergebnisse den CO2-Minderungsanstrengungen der Bundesregierung zugutekommen, um mit möglichst geringem Zeitverlust den Klimaschutz nach den aktuell dringenden Prioritäten der Politik voranzutreiben.
Das Projekt "Teilvorhaben: OxyfueI-Komponentenentwicklung und Prozessoptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. In den beiden vom TUHH/IET durchzuführenden Teilprojekten des Forschungsvorhabens, welches in Kooperation mit den Hochschulen (IFK der Universität Stuttgart, Hochschule Zittau / Görlitz FH und VWS der TU-Dresden) durchgeführt wird, werden zum einen die Rückhaltung von SOx und NOx bei der Rauchgaskühlung und -verdichtung untersucht. Zum anderen wird eine Gesamtprozessanalyse von Oxyfuel-Kraftwerken unter besonderer Berücksichtigung verschiedener Konzepte zur Anordnung der Rauchgasreinigungsanlagen systematisch durchgeführt. Die Arbeiten beinhalten im ersten Teilprojekt experimentelle Messungen an der CO2-Verflüssigungsanlage des IET. Oxyfuel Rauchgase, die sowohl synthetisch gemischt werden als auch reale Rauchgase aus dem Flugstromreaktor des Instituts werden komprimiert und der CO2 Anteil verflüssigt. Das im Prozess auskondensierte Wasser wird hinsichtlich seiner Zusammensetzung chemisch untersucht, um die Schadstoffbilanz (SOx, NOx) und das Verschleiß- und Korrosionspotenzial auf dem CO2-Kondensator zu bewerten. Im zweiten Teilprojekt wird das Verhalten ausgewählter Komponenten des Oxyfuel-Kraftwerkes (Rauchgasentschwefelungsanlage, E-Filter, DeNOx-Katalysator, Mahltrocknung) detailliert untersucht. Anhand der Ergebnisse aus dem ersten Teilprojekt und aus anderen Teilprojekten im Verbundvorhaben wird der Gesamtprozess simuliert, um verbesserte Integrationsmöglichkeiten aufzuzeigen und die Wirtschaftlichkeit zu überprüfen. Durch die hier geplanten Untersuchungen werden wichtige Fragen, die nach dem Abschluss des Verbundvorhabens ADECOS noch offen sind, beantwortet werden. Insbesondere Aspekte der Rückhaltung von CO2-Verunreinigungen in anfallenden Kondensatströmen sowie das Verbesserungspotenzial von technischen Maßnahmen werden ausführlicher geklärt.
Das Projekt "Teilprojekt: Prozessgasdefinition, Transportnetz und Korrosion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes COORAL (CO2- Reinheit für Abscheidung und Lagerung) sollen die Konzentrationen der Gasverunreinigungen, die für den Betrieb von CO2-Abscheideanlagen und Untergrundspeicher zulässig sind, ermittelt werden und die Möglichkeiten zu deren Beeinflussung durch den Betrieb des Kraftwerkes und der CO2-Abscheide- und Aufbereitungsprozesse dargestellt werden. Dafür werden die Auswirkungen der Verunreinigungen auf Transport, Injektion und Lagerung betrachtet und die Prozesse zur CO2-Abscheidung in fossilen Kraftwerken (Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, IGCC-Prozess mit CO2-Abtrennung (Pre-Combustion Capture), Dampfkraftwerk-Prozess mit chemischer Absorption (Post-Combustion Capture, Rauchgaswäsche)) unter diesen Aspekten, in Abhängigkeit der Betriebsweise und anderen Randbedingungen bewertet.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 9 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 9 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 9 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 9 |
| Englisch | 9 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 1 |
| Webseite | 8 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 8 |
| Lebewesen & Lebensräume | 5 |
| Luft | 7 |
| Mensch & Umwelt | 9 |
| Wasser | 5 |
| Weitere | 9 |