Das Projekt "Weiterentwicklung der BGL-Vergasung zu einem IGCC- und Polygeneration-Vergasungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Im Vorhaben soll die Schlackebadvergaser (British Gas Lurgi - BGL)-Vergasung auf Basis theoretischer Studien (unter anderem durch Modellierung) sowie durch experimentelle Untersuchungen im Labor und im Pilotanlagenmaßstab für hocheffiziente, emissionsarme Kohlevergasung mit CO2-Abtrennung (IGCC)-Kraftwerke und flexible Polygeneration-Anwendungen sollen optimiert werden. Dazu ist die Teer-Öl-Ausbeute für IGCC-Kraftwerkanwendungen zu minimieren (Brenngas-BGL-Konzept). Für Polygeneration-Konzepte (Polygen-BGL-Konzept) mit chemischer Synthesegasnutzung und Erzeugung eines erdöläquivalenten Teer-Öl-Gemisches (einsetzbar in der Chemieindustrie oder als speicherbarer Spitzenbrennstoff) ist sie zu maximieren.
Das Projekt "CO2-Reduktion durch innovatives Vergaserdesign - COORVED (Entwicklung innovativer Großvergaserdesigns für die Erzeugung von Brenn- und Synthesegas aus qualitativ minderwertigen Kohlen für den Einsatz in IGCC-Kraftwerken)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht darin, den international anstehenden Entwicklungsschritt für zukünftige IGCC-Kraftwerke vorzubereiten. Dieser liegt bei einer neuen Generation der Kohlevergasung, die sich durch große Leistungseinheiten, hohe Robustheit und höchste Effizienz auszeichnen und auch für minderwertige Kohlen geeignet sind. Die Basis für Vergasungsverfahren dieser dritten Generation soll im Rahmen des Projektes geschaffen werden. Ein wesentliches Ziel ist die Weiterentwicklung und Verifizierung von Modellierungswerkzeugen für Vergasungsprozesse unter besonderer Berücksichtigung der exponierten Teilbereiche Partialoxidationsflamme und reaktive partikelbeladene Strömung. Auf dieser Grundlage sollen neue Ansätze zur Gestaltung von Vergasungsreaktoren insbesondere für 'schwierige' Einsatzstoffe entwickelt werden. Daraus ergibt sich folgendes Arbeitsprogramm: 1. Entwicklung eines Teststandes zur optischen Untersuchung von Partialoxidationsflammen und Bereitstellung einer Referenzflamme (FG-Flamme), 2. Verifizierung/Weiterentwicklung von CFD-Modellierungswerkzeugen für Vergaserflammen, 3. Entwicklung eines Teststandes zur Untersuchung von reaktiven partikelbeladenen Strömungen, 4. Verifizierung/Weiterentwicklung entsprechender Modellierungswerkzeuge (CFD + reaktive Stoffphasensysteme), 5. Kombination der Modelle für Flamme und Strömung zur realitätsnahen Vergasermodellierung, 6. Virtuelle Entwicklung eines optimierten Vergaserdesigns für 'schwierige' Einsatzstoffe.
Das Projekt "II - Grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungs- und Gasaufbereitungsprozesse für dynamische Stromerzeugungs- und Speichertechnologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Energiesysteme durchgeführt. Das IGCC Kraftwerk ist eine geeignete Kraftwerkstechnologie um auf Basis des Energieträgers Kohle die veränderliche Einspeisung Erneuerbarer Energien in der zukünftigen Energieversorgung auszugleichen. In grundlagenorientierten Forschungsvorhaben HotVeGas werden Konzepte für zukünftige Kraftwerks- und Speichertechnologien evaluiert und neue Kraftwerkskomponenten entwickelt. In Forschungsvergaseranlagen sollen die Reaktionsabläufe unter industriell relevanten Bedingungen experimentell untersucht werden, um bestehende Vergasungstechnologien zu optimieren, zukünftige Technologien zu entwickeln und geeignete Brennstoffe zu charakterisieren. Die Experimente zielen dabei auf die Vergasungskinetik und das Ascheverhalten bei hohen Temperaturen und Drücken ab. Weiterhin werden in statischen und dynamischen Simulationen neue Kraftwerksschaltungen, Zwischenspeichertechnologien und Lastfähigkeitskonzepte entwickelt und bewertet, wobei auch der Einsatz neuer Komponenten wie z.B. einem Membran-Shift-Reaktor betrachtet wird. Für die Validierung von eigens entwickelten CFD Modellen von Vergasungsanlagen werden die experimentell gewonnenen Daten herangezogen, um weiterführende Ansätze für neue Kraftwerkskomponenten zu finden.
Das Projekt "II - Thermochemische und thermophysikalische Datenbanken zum Verbundprojekt HotVeGas II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GTT Gesellschaft für Technische Thermochemie und -physik mbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Erweiterung der im ersten Projektabschnitt (HotVeGas-TCP) erstellten Basisdatenbanken und Anwendungsprogramme für thermochemische und thermophysikalische Eigenschaften im Bereich der Hochtemperaturvergasungs- und -gasreinigungsprozesse für IGCC-Kraftwerke mit CO2-Abtrennung. Die Erweiterungen beziehen sich sowohl auf die Schlacken als auch auf die möglichen Spurenstoffe in Vergasungs- und Gasreinigungsprozessen. Damit sollen die Datenbanken noch näher an die zukünftig zu erwartenden Prozessanforderungen herangeführt werden. Die Arbeiten an den Datenbanken werden in enger Zusammenarbeit mit dem Partner FZJ-IEK durchgeführt. Nach Erstellung wichtiger Teilabschnitte der Datenbanken sollen diese in die von den Partnern TUM und TUBF in die dort zu entwickelnden Prozessmodelle einbezogen werden. Diese Arbeiten werden von GTT beratend unterstützt.
Das Projekt "II - Teilprojekt: HotVeGas-EM (Grundlegende Experimente und thermochemische Modellierung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-2: Werkstoffstruktur und -eigenschaften durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Schaffung von Grundlagen für die Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungsprozesse mit integrierter Heißgasreinigung und optionaler CO2-Abscheidung für hocheffiziente und flexible IGCC-Kraftwerke. Schwerpunkte sind Asche-/Schlacke- und Spurstoffverhalten sowie die Identifizierung chemisch und thermisch stabiler katalytischer Membranwerkstoffe für die Wasserstoffabtrennung in einem Membranshiftreaktor. Zur Erreichung der Ziele sollen in Laborversuchen und durch begleitende thermochemische Modellrechnungen die thermochemischen und thermophysikalischen Eigenschaften von Schlacken, die Freisetzung von Spurstoffen bei der Co-Vergasung, das Verhalten von Schwermetallen in Vergasungsprozessen und die Beständigkeit von katalytischen Membranen gegenüber (verunreinigten) Synthesegasen untersucht werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Risikominimierung korrosionsbedingter Schäden bei CO2-Abscheidung, Transport und Speicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 5 Werkstofftechnik, Fachgruppe 5.1 Materialographie, Fraktographie und Alterung technischer Werkstoffe durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes COORAL sollen die Verunreinigungen, die sich beim Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, beim IGCC mit CO2-Abtrennung und beim DKW-Prozess mit chemischer Absorption ergeben können, in Abhängigkeit von der Betriebsweise und anderer Randbedingungen betrachtet und deren Auswirkungen auf Transport, Injektion und Lagerung bewertet werden, um so eine energetisch und ökonomische Optimierung der CO2-Abscheidung und Reinigung zu ermöglichen. In COORETEC werden Kraftwerksprozesse entwickelt, die die Trennung des CO2 von den Rauchgasen bzw. im Fall des IGCC von den Prozessgasen ermöglichen. Dieses mit Verunreinigungen aus dem Verbrennungsprozess vermischte CO2 und der vorhandene Wasserdampf erhöhten die Korrosivität des Gases. Ziel dieses Vorhabens im Verbundprojekt COORAL ist die Klärung der Frage, wie mit höchster Sicherheit und Zuverlässigkeit bei geringsten Investitionskosten CO2 von den Quellen zu den Senken transportiert werden kann. Zum Arbeitsplan gehört die Werkstoffauswahl und Zusammensetzung der Gasgemische (Stähle), der Ausbau der vorhandenen Laboranlagen, die Durchführung von bis 4000 Std. (0,5 Jahre) Korrosionsversuche unter Druck und Gasströmung, Lebensdauerabschätzungen aus den Korrosionsuntersuchungen sowie eine Werkstoffbewertung. Die gewonnenen Ergebnisse dienen zur Auswahl optimaler Werkstoffe unter den gegebenen Bedingungen und somit dem sicheren Betrieb von Kraftwerken zur allgemeinen Energieversorgung.
Das Projekt "Teilprojekt: System- und Phasenverhalten CO2-reicher Ströme aus Kraftwerken unter Einfluss von Feuchte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Thermische Verfahrenstechnik V-8 durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes COORAL sollen die Verunreinigungen, die sich beim Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, beim IGCC mit CO2-Abtrennung und beim DKW-Prozess mit chemischer Absorption ergeben können, in Abhängigkeit von der Betriebsweise und anderer Randbedingungen betrachtet und deren Auswirkungen auf Transport, Injektion und Lagerung bewertet werden, um so eine energetisch und ökonomische Optimierung der CO2-Abscheidung und Reinigung zu ermöglichen. In diesem Teilprojekt sollen offene Fragestellungen zu den thermophysikalischen Systemdaten und den Zustandsgrößen der verschiedenen Stoffgemische untersucht werden. Die Zusammensetzung der Gasgemische wird durch die Projektpartner vorgegeben. Mittels Quarz- und Kapillarviskosimeter werden Fluidviskositäten unter Druck bestimmt. Zur Bestimmung der Gemischdichte unter realen Bedingungen soll eine Hochdruckmagnetschwebewaage, erweitert mit einer Dichtemesszelle, zur Anwendung kommen. Zur Untersuchung des Taupunktes und der Hydratbildung werden Versuche mit einem Feuchtesensor unter Förder- und Lagerbedingungen in Hochdrucksichtzellen durchgeführt. In Zusammenhang mit der erweiterten Anlage zur Festbettdurchströmung werden Grenzphasenverhalten der Mischung und Porenwasser untersucht. Grenzwerte für Begleitkomponenten im CO2 sollen erarbeitet werden. Zusammen mit den Systemdatenwerden prinzipielle Aussagen zur Umsetzung der geplanten großindustriellen CO2-Sequestrierung möglich.
Das Projekt "Grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungs- und -gasreinigungsprozesse für IGCC-Kraftwerke mit CO2-Abtrennung und zur Herstellung synthetischer Energieträger" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Energiesysteme durchgeführt. Kohlekraftwerke auf Basis der IGCC-Technologie bieten hohen Wirkungsgrad (größer 50 Prozent), die Möglichkeit der effektiven CO2-Abscheidung sowie die Chance zusätzlich synthetische Energieträger wie Wasserstoff, Methan, Methanol oder flüssige Kraftstoffe herzustellen. Um den Wirkungsgrad heutiger IGCC-Kraftwerke ohne CO2-Abtrennung von ca. 45 Prozent auf bis zu ca. 55 Prozent zu erhöhen, müssen alle Komponenten des Prozesses optimiert werden. Hierzu sind Gasreinigungsprozesse, die bei höheren Temperaturen und soweit wie möglich trocken arbeiten zu entwickeln, so dass das Gas nicht unterhalb der Temperatur des Folgeschrittes in der Prozesskette abgekühlt wird. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Auskopplung von Nutzwärme. Der Lst. Energiesysteme koordiniert das Gesamtvorhaben und ist in den Arbeitspaketen TP1, TP4, TP5 und TP6 mit folgenden Aufgabenstellungen involviert: Gewinnung von exp. Daten für Pyrolyse, Vergasung und Freisetzung von Spurenstoffen an einer Versuchsanlage bei Temperaturen bis 1800 Grad C und Drücken bis 50 bar - CFD-Modellierung der Prozesse in Flugstromvergasern - Entwicklung und Konzeption zukünftiger Vergasungsprozesse Hohe wiss. und technologische Erfolgsaussichten. (siehe Antrag)
Das Projekt "Teilprojekt: Grundlegende Experimente und thermochemische Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-2: Werkstoffstruktur und -eigenschaften durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die notwendigen Grundlagen für die Entwicklung zukünftiger, hocheffizienter Hochtemperaturvergasungsprozesse mit integrierter Heißgasreinigung und optionaler CO2-Abscheidung für IGCC-Kraftwerke und Prozesse zur Herstellung synthetischer Brennstoffe zur Verfügung zu stellen. Schwerpunkte sind Asche-/Schlacke- und Freisetzungsreaktionen und Grundlagen für integrierte Heißgasreinigungsprozesse. Zur Erreichung der oben genannten Ziele soll in Laborversuchen und durch begleitende thermochemische Modellrechnungen die Freisetzung von Spurstoffen, die thermochemischen und thermophysikalischen Eigenschaften von Aschen und Schlacken, die Korrosionsbeständigkeit von Keramiken in Schlacken und die Einbindung von Spurstoffen unter Vergasungsbedingungen untersucht und Konzepte für eine integrierte Heißgasreinigung entwickelt werden. Die Ergebnisse stehen den am Projekt finanziell beteiligten Kraftwerksbetreibern und -herstellern direkt zur Verfügung. Sie dienen dazu, die theoretisch möglichen Wirkungsgradsteigerungen, die sich aus der Integration und Beherrschbarkeit der Hochtemperaturprozesse ergeben, zukünftig tatsächlich zu realisieren.
Das Projekt "Teilprojekt TCP: Thermochemische und thermophysikalische Datenbanken zum Verbundprojekt - Grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungs- und -gasreinigungsprozesse für IGCC-Kraftwerke mit CO2-Abtrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GTT Gesellschaft für Technische Thermochemie und -physik mbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Zusammenstellung grundlegender Informationen zur Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungs- und -gasreinigungsprozesse für IGCC-Kraftwerke mit CO2-Abtrennung. Dabei sollen die für eine Simulation der Vergasungs- und Reinigungsprozesse notwendige thermochemische und thermophysikalische Datenbasis geschaffen und die für die Verwendung der Daten notwendige Anwendungssoftware entwickelt werden. Auf der Basis einer sorgfältigen Überprüfung der einschlägigen Literatur (bereits veröffentlichte direkt verwendbare Datensätze und zur erweiterten Datenauswertung notwendige experimentelle Basisdaten) sollen den experimentell arbeitenden Partnern im Verbund 'HotVeGas' zusammen mit Ergebnissen aus eigenen Berechnungen dazu dienen, ihre Experimente in Hinblick auf 'maximalen Informationsgewinn' auszulegen. Die so gewonnen experimentellen Daten werden für eine zweite Runde der Datenauswertung und für Prozesssimulationen eingesetzt. Die Ergebnisse des Projekts stehen dem deutschen Anlagenbau über Beratungsdienste der GTT zur Verfügung.
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