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 "Innovative CO2-Abtrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. A main bottleneck in post-combustion CO2 capture causing significant reduction in power plant efficiency and preventing cost effectiveness is the low flue gas CO2 partial pressure, limiting membrane flux, solvent selection and capacity. In pre-combustion CO2 capture instead, key bottlenecks are the number of processing steps, the possible low hydrogen pressure and the high hydrogen fraction in the fuel. Global deployment of CO2 capture is restrained by a general need for prior removal of SO2. iCap seeks to remove these barriers by developing new technologies with potential for reducing the current energy penalty to 4-5Prozent points in power plant efficiency, to combine SO2 and CO2 removal and thus reduce the avoidance cost down to 15 €/tonne CO2. iCap will develop solvents forming CO2 hydrates or two liquid phases enabling drastically increased liquid phase CO2 capacity, radically decreasing solvent circulation rates, introducing a new regime in desorption energy requirement and allowing CO2 desorption at elevated pressures. Furthermore, it will develop combined SO2 and CO2 capture systems increasing dramatically the potential for large scale deployment of CCS in the BRIC countries and for retrofitting in Europe. It will also develop high permeability/high selectivity low temperature polymer membranes, by designing ultra-thin composite membranes from a polymeric matrix containing ceramic nano-particles. Another target is to develop mixed proton-electron conducting dense ceramic-based H2 membranes offering the combined advantages of theoretically infinite selectivity, high mechanical strength and good stability. On the basis of these developments novel coal and gas-based power cycles will be evaluated that allow post-combustion CO2 capture at elevated pressures, thus reducing the separation costs radically. These technologies will integrate improved separation technologies into brownfield and greenfield power plants and will yield novel power cycles, in order to meet the performance and cost targets of the project. In carrying out its research in iCap the Institute of Energy Systems has also undertaken the leadership of Work Package 5: Technology evaluation, cost and efficiency estimations. For more information please refer to http://icapco2.org/.