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 "POSEIDON - Post-Combustion CO2-Abtrennung: Evaluierung der Integration, Dynamik und Optimierung nachgeschalteter Rauchgaswäschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Das Forschungsprojekt POSEIDON wird im Rahmen des COORETEC Programms durchgeführt. Zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen in Kohlekraftwerken rückt neben der Wirkungsgradverbesserung die Abscheidung und Speicherung des CO2 immer mehr in den Vordergrund. In diesem Zusammenhang werden zur Zeit drei Technologien untersucht, in denen das CO2 auf unterschiedliche Arten abgeschieden wird. Auf Basis des Dampfkraftwerk-Prozesses bietet sich dabei als end-of-pipe Lösung die Abtrennung des CO2 aus dem drucklosen Rauchgas mithilfe von chemischen Lösungsmitteln an. Dieses Verfahren wird als Post-Combustion Capture bezeichnet. Zur Regeneration des Absorptionsmittels werden große Mengen Wärme benötigt, die normalerweise über Niederdruckdampf aus der Turbine bereitgestellt werden. Die Dampfentnahme sowie der zusätzliche elektrische Eigenbedarf des Abtrennungsprozesses und des CO2 Verdichters reduzieren daher den Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks um 9-13 Prozent-Punkte . Trotz dieser hohen Wirkungsgradeinbußen bietet die Post-Combustion CO2-Abtrennung den Vorteil der Nachrüstbarkeit bereits bestehender Anlagen, sowie das Potential einer flexiblen Fahrweise mit großen Leistungsreserven. Das Hauptinteresse der Energieversorgungsunternehmen (EVU) in Bezug auf Post-Combustion Capture Technologien besteht in der Identifizierung derjenigen Prozesse und Prozess-Integrationsalternativen, welche die niedrigsten Wirkungsgradeinbußen und Lebenszykluskosten bieten sowie die geringsten Umweltauswirkungen verursachen. Außerdem ist bei der zukünftigen Anwendung von CO2-armen Kraftwerkstechnologien die Fähigkeit der anzuwendenden Prozesse zur Lastanpassung und zur Flexibilität beim Betrieb eine wichtige Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb. Daher wird das Projekt POSEIDON nicht nur den stationären Betrieb mit Post-Combustion Capture ausgestatteter Kraftwerke, sondern auch das dynamische Verhalten unter fluktuierender Last untersuchen und bewerten. Aus diesen Gründen und ausgehend von bereits am Institut durchgeführten Studien zur CO2-Abtrennung in fossilen Kraftwerken soll in diesem Projekt die Optimierung der aussichtsreichsten Post-Combustion Capture Prozesse mittels nass-chemischer Absorption, deren bestmögliche Integration in den Kraftwerksprozess, das dynamische Verhalten der Gesamtprozesse, die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartungsfähigkeit und Bedienbarkeit sowie die wirtschaftliche Darstellbarkeit im Wettbewerb mit anderen Technologien (Pre-Combustion und Oxyfuel) untersucht werden. Es sollen die wichtigsten Lösungsmittel und Prozessführungsvarianten evaluiert werden, um die meist versprechenden Ansätze identifizieren und vergleichen zu können.