Das Projekt "Teilprojekt der FAU Erlangen-Nürnberg: Formamide als H2-Speicher- und Transportmedium von CO (Niedrig-Temperatur-Reverse-Water-Gas-Shift)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department Chemie und Pharmazie, Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Hauptziel von DERIEL ist der Aufbau und Betrieb zweier Erlkönig Wasserelektrolyseur-Einzelmodulteststände auf Zielgröße für die Klärung von Degradationserscheinungen und für das De-risking im Bereich Aktivmaterialkosten und Verfügbarkeit durch die Gewährleistung des Recycling der Elektroden, um in industrielle Prozessketten vorgelagert implementiert werden zu können. In Serie gefertigte Elektrolyseure finden nur dann eine breite Anwendung, wenn gleichzeitig ein Zugang zu unserer kohlenstoffbasierten Rohstoffumgebung unter Nutzung von CO2 als Kohlenstoffquelle eröffnet wird. Dieser Aspekt wird an der FAU und RWTH im AP3 erforscht. Darin soll die Anwendbarkeit von Formamiden als H2-Speicher und Transportmedium von CO gezeigt werden. Formamide sind direkt, d.h. ohne vorhergehende CO2-Abtrennung aus industriellen CO2-Aminwäschen, über katalytische Hydrierung der anfallenden Ammonium-Karbonate und -Carbamate mit Elektrolyse-Wasserstoff zugänglich (AP3.2 und AP3.3). Formamid (HCONH2 = CO-NH3) kann als hochdichtes Transport- und Speichermedium von H2 selbst und das meist gleichzeitig benötigte CO dienen (formal hat Formamid die dreifache CO-Dichte im Vergleich zu 200 bar komprimiertem CO). Da aus Formamid CO freigesetzt und das Amin in die CO2-Wäschen zurückgeführt werden kann, stellt es ein Vehikel für eine Niedertemperatur Reverse-Watergas-Shift-Reaktion dar (AP3.4). Die Chemie dieser Prozessfolge, wo Amine als Mediatoren dienen, ist 70 Jahre alt und besitzt eine potentiell hohe Energieeffizienz (TRL1), hat aber in einer fossil basierten Umgebung bis jetzt keine Anwendung gefunden. Für erneuerbare H2-Wertstoffströme ist die Fromamid-Route jedoch vielversprechend und stellt eine Schnittstelle zu 'Transportlösungen für Wasserstoff' dar. Grünes H2 und CO ermöglichen als sogenanntes Synthesegas den Zugang zu erneuerbar hergestellten Kohlenwasserstoffen im Höchstvolumenmaßstab (sh. z.B. PEARL Shell Fischer-Tropsch-Prozess, Qatar).
Das Projekt "ACT: Nachhaltiger Betrieb von CO2-Wäschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. 23 Partner aus 6 Ländern wollen mit SCOPE bestehende Hürden für die beschleunigte Umsetzung von CCUS gemäß ACT3 und SET-Plan überwinden. Aufbauend auf Ergebnissen von ALIGN-CCUS und bestehenden Wissenslücken (unklare Anteile aerosol-/dampfdruckbedingter Emissionen, unzureichende Messungen für Emissionsbilanzierung, Unsicherheiten zu Reproduzierbarkeit von Messungen und Wirkung der Minderungstechnik, keine Kostenermittlung durch Industrie) sollen verlässliche Daten für die Auslegung von Emissionsminderungstechnik an CO2-Aminwäschen und Empfehlungen auf Basis repräsentativer Pilotanlagentests bereitgestellt werden. Für ein breites Anwendungsspektrum soll wirkungsvolle und wirtschaftlich leistbare Emissionsminderung ganzheitlich bewertet werden: - Bestimmung und Kontrolle von Emissionen - Atmosphärenchemie/Emissionsdispersion - Abbaubarkeit und Risiko durch Emissionen/Abfallströme - gesellschaftliche Akzeptanz, bestehende Regularien um insbesondere: - das Risiko für Investitionen in CCUS zu reduzieren - technisch-wirtschaftliche-ökologische Kenndaten für Emissionsminderungstechnik und Leitlinien für ihre Anwendung in unterschiedlichen Anwendungsfällen (Müll-, Klärschlamm-, Biomasse- Erdgas-, Kohleverbrennung) bereitzustellen. - mit verlässlichen Fakten zu einer sachgerechten Diskussion beizutragen. Die deutsche Partner RWE und Linde liefern entscheidende Beiträge: - RWE leitet AP2 'Demonstration von Emissionsminderungstechniken an CO2-Wäschen' und wird an der CO2-Wäsche in Niederaußem 20 Konfigurationen zur Minderung aerosol-/dampfdruckbedingter Emissionen in Abhängigkeit von der Waschmittelalterung (nach 500, 5000, 10000h) und CO2-Abtrennrate testen (90, 95 und 98%), wobei umfangreiche Messtechnik der Partner genutzt wird und zusätzlich zu Kraftwerksrauchgas das Abgas einer Klärschlamm-/Gasverbrennung simuliert wird (O2 erhöht, CO2 gesenkt) - Linde bringt sein Know-how als Anlagenbauer bei den Tests und der Ermittlung von Skalierbarkeit, TRL und Kosten ein.
Das Projekt "Anschlussvorhaben CO2 Wäsche Pilotanlage, Phase 3'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Die Abtrennung von klimaschädlichem CO2 aus Kraftwerksabgasen stellt nach aktuellem Stand der Technik eine der Optionen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen dar. In den beiden vorangegangenen Projektphasen I und II der Kooperation von BASF, Linde und RWE Power wurde diese innovative CO2-Wäschetechnologie weiterentwickelt und erprobt. Das gesteckte Ziel eines geringen Wirkungsgradverlusts von kleiner als 10%-Punkten für die CO2-Abtrennung wurde dabei in mehr als 25.000 Betriebsstunden nachgewiesen. Im Folgeprojekt sind weitere Maßnahmen zur Emissionsreduzierung im Langzeitbetrieb und eine Erprobung dieser Technologie für Gasturbinenabgase vorgesehen. Des Weiteren sollen zwei weitere Waschmittel-Varianten unter gleichen Bedingungen mit dem Ziel einer weiteren Energie- und Emissionsoptimierung getestet werden. Bereits gewonnene Erkenntnisse hinsichtlich 'Reclaiming' (Aufarbeitung des Waschmittels) sollen in diesem Test erprobt werden. BASF wird RWE beim Betrieb der Pilotanlage unterstützen und die benötigten Waschmittel zur Verfügung stellen. Dabei werden versuchsbegleitende Analysen und Auswertungen durchgeführt sowie Simulationen zur Anpassung der Prozessparameter an neue Verfahrensbedingungen (z.B. Gasturbinenabgase, neue Waschmittel-Varianten, Maßnahmen zur Emissionsreduzierung). Begleitend wird BASF die Werksstoffuntersuchungen durchführen und durch die Bestimmung von Degradationsprodukten die Reclaiming-Tests unterstützen.
Das Projekt "Möglichkeiten der CO2-armen Zementklinkerherstellung auf Basis von CCS Technologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TuTech Innovation GmbH durchgeführt. Das Forschungsvorhaben unterteilt sich in die folgenden Teilschritte: - Prozessanalyse/ Modellbildung: Eine detaillierte Analyse des konventionellen Zementherstellungsprozesses bildet die Basis für alle weiteren Schritte zur Anpassung des Prozesses an die Oxyfuel-Technologie. Die Analyse hat das Ziel, ein realistisches Prozessmodell, hier in AspenPlus®, zu erstellen. Mit dem für eine typische Anlagengröße erstellten Modell ist dann eine stoffliche und energetische Bilanzierung des konventionellen Zementherstellungsprozesses möglich. Die gewonnenen Daten sollen mit den Daten realer Anlagen validiert werden. Mit Hilfe des erstellten Simulationsmodells werden die wesentlichen Einflussparameter auf die CO2- und die Energiebilanz des Gesamtprozesses bestimmt. - Konzeptentwurf auf der Basis der Oxyfuel-Technologie: In einem ersten Entwurf wird die Wärmebereitstellung für den Klinkerherstellungsprozess auf Oxyfuel-Bedingungen umgestellt. Dafür sind unter Wahrung aller typischen Prozessparameter eine Luftzerlegungsanlage und eine Rauchgasrückführung zu ergänzen. Daraus lässt sich bei ansonsten unveränderter Anlagenkonfiguration erkennen, ob und an welcher Stelle des nur leicht modifizierten Prozesses die Abgasqualität die Anforderungen für eine ausreichend hohe CO2-Abtrennrate erfüllt. Dieses erste Simulationsmodell dient als Basis für die weitere energetische Optimierung und der Untersuchung weiterer Konzepte des Zementherstellungsprozesses mit Oxyfuel-Technologie mit Anpassungen an eine maximale CO2-Abtrennrate bei entsprechender CO2-Reinheit. - Bewertung des neu erstellten Konzepts für eine CO2-arme Zementherstellung: Der als realisierbar eingeschätzte Konzeptentwurf wird abschließend hinsichtlich seiner zusätzlichen Kosten für die CO2-Abtrenung und für die Anlagentechnik sowie auf sein Betriebsverhalten (An- und Abfahren, eventuell Laständerungen) mittels des Simulationsmodells untersucht. - Anwendung eines Post-Combustion Prozesses mit chemischem Lösungsmittel auf den Zementherstellungsprozess zur CO2-Abtrennung und Vergleich desselben mit dem Oxyfuel-Prozess: Zum Vergleich mit dem Oxyfuel-Prozess soll auch ein Post-Combustion Prozess mit einem chemischen Lösungsmittel zur CO2-Abscheidung beim Zementherstellungsprozess betrachtet und simuliert werd. Die ermittelten Kennzahlen sollen einen energetischen Vergleich mit dem Oxyfuel-Prozess und eine überschlägige Dimensionierung des CO2-Abtrennungsprozesses ermöglichen. Schlagwörter: Umweltfreundliche Zementherstellung; CO2-Abtrennung; Oxyfuel-Prozess; Post-Combustion Prozess; Modellierung; Integration des Gesamtprozesses
Das Projekt "Folgeprojekt II: Betrieb der CO2-Wäsche-Pilotanlage zur Optimierung und Innovation der Abtrenntechnik unter realen Betriebsbedingungen an einem braunkohlegefeuerten Kraftwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. Gesamtziele dieses Anschlussvorhabens sind die Reduktion der CO2-Vermeidungskosten von CCS durch Senkung der Investitions- und Betriebskosten der Abtrenntechnik, sowie die innovative Verbesserung der Umweltfreundlichkeit dieser Klimaschutztechnologie. Ein Schwerpunkt ist dementsprechend die Optimierung des Emissionsminderungssystems. Hierbei soll innovative hochauflösende online-Messtechnik in dieser Art erstmalig an einer CO2-Wäsche eingesetzt werden. Darüber hinaus sind die Simulation eines Gasturbinen-Abgases als Rohgas für die CO2-Wäsche, der Test und die Bewertung von zwei neuen OASE blue-Varianten, ggf. ein Langzeittest der optimalen OASE blue-Variante, die Fortführung der Werkstofftests und die Weiterführung der technisch-wirtschaftlichen-ökologischen Konzeptoptimierung zur großtechnischen CO2-Wäscheanlage geplant. Im ersten Jahr soll durch innovative Messtechnik das Emissionsniveau in Abhängigkeit von den eingesetzten emissionsmindernden Maßnahmen, wie z.B. der Minimierung von Aerosolkeimen vor Eintritt in die CO2-Wäsche, systematisch untersucht werden. Im Anschluss soll die Performance des Wäscheprozesses mit 'simuliertem' Rauchgas einer Gasturbine getestet werden, indem Luft dem Rohgas beigefügt wird. Im zweiten Projektjahr werden zwei neue von BASF entwickelte optimierte OASE blue-Varianten getestet. Wenn durch eine der beiden neuen Waschmittelvarianten eine Performanceverbesserung erreicht wird, ist für das dritte Projektjahr eine Langzeituntersuchung vorgesehen.
Das Projekt "Verfahrenstechnische Untersuchung und Weiterentwicklung von Amin-Waschverfahren zur CO2 Abtrennung aus Kraftwerksrauchgasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik durchgeführt. Ziel des Gesamtprojekts ist die wissenschaftliche Untersuchung der nachgeschalteten CO2-Abtrennung aus Abgasen fossil befeuerter Kraftwerke mit alternativen Waschverfahren durch Einsatz neuer Waschlösungen und Abtrenntechniken. Es sollen Verfahrensalternativen entwickelt werden, mit denen eine Abtrennung bei geringeren Vermeidungskosten möglich ist. Das IVD führt Untersuchungen der CO2-Wäsche mit Aminen in Sprühtürmen in labor- und halbtechnischen Versuchen durch und ermittelt Betriebsparameter von CO2-Sprühtürmen. Des Weiteren werden verschiedene Lösungsmittel im Labor und der Versuchsanlage untersucht. Dazu zählen wässrige Lösungen von Aminen, Amingemischen sowie Aminosalzlösungen. Der Projektentwurf baut auf eine bekannte und bereits in einigen Forschungsprojekten untersuchte Technik auf und es wird davon ausgegangen, dass die vorgeschlagenen Strategien und technischen Umsetzungen daher in ca. 10 bis 15 Jahren großtechnisch umgesetzt werden können. Auf Basis der Projektergebnisse wird es möglich sein, Entscheidungen für den Bau einer mobilen/ stationären Anlage und für die weiteren Forschungsschwerpunkte zu treffen.
Das Projekt "Alkalicarbonatwäsche für die Entfernung von Kohlendioxid aus Rauchgasen fossil befeuerter Kraftwerke als robuste Alternative zu Aminwäschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt.
Das Projekt "Betrieb der CO2-Wäsche-Pilotanlage zur Optimierung und Innovation der Abtrenntechnik unter realen Betriebsbedingungen an einem braunkohlegefeuerten Kraftwerk - Teilvorhaben Linde: Versuchsbegleitung und Betriebsunterstützung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde Engineering Dresden GmbH durchgeführt. Die Projektpartner RWE, BASF und Linde haben in den 2 Vorprojekten wesentliche Fortschritte erzielt, um eine CO2-Abscheidetechnologie zu entwickeln, die wesentliche Vorteile bzgl. Wirtschaftlichkeit (Anlagenkosten, Betriebsmittelkosten) und Umweltschutz gegenüber dem Stand der Technik besitzt. Während der Bearbeitung des aktuellen Projektes wurde jedoch ersichtlich, dass weitere Optimierungen bzgl. Emissionen und Anlagen- und Betriebskosten notwendig sind und durch weitere Forschungsarbeiten erreichbar scheinen. Das Gesamtziel der Phase III ist entsprechend die weitere Erhöhung der Umweltfreundlichkeit dieser Klimaschutztechnologie und die Senkung der CO2-Vermeidungskosten von CCS durch Senkung der Investitions- und Betriebskosten der Abtrenntechnik. Linde unterstützt RWE bei der Planung und Durchführung der Modifikation der Pilotanlage zur Durchführung des Testabschnitts 'simuliertes Gasturbinenabgas'. Darüber hinaus werden weitere kleinere Anlagenmodifikationen seitens Linde geplant (Waschmittelkühler, Aerosolmesstechnik). Des Weiteren unterstützt Linde RWE bei der Versuchsplanung und Versuchsauswertung. Bei auftretenden Betriebsproblemen während der Versuchsdurchführung gibt Linde RWE den entsprechenden anlagentechnischen Support. Linde übernimmt zwei Messkampagnen zur Untersuchung der Emissionsbildung bei zwei neuen OASE blue-Varianten. Alle Ergebnisse fließen in die Überarbeitung der Großanlagenstudie ein.
Das Projekt "Langzeittests neuer, optimierter Lösungsmittel unter realen Betriebsbedingungen an einem Braunkohle-gefeuerten Kraftwerk - Teilvorhaben BASF: Simulation, Versuchsauswertung, Analytik, Reclaiming" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Die Abtrennung von CO2 aus Kraftwerksabgasen und anschließende Speicherung stellt eine Option zur Reduktion der Treibhausgasemissionen dar. Im Vorprojekt konnte gezeigt werden, dass die gesteckten Ziele - Wirkungsgradverlust kleiner als 10 Prozent Punkte und Reduktion der Vermeidungskosten kleiner als 30 Euro / t CO2 erreichbar sind. Vor Umsetzung im großtechnischen Maßstab sind noch einige Fragestellung zu klären. Von besonderem Interesse ist das Langzeitverhalten des Waschmittels unter realen Bedingungen sowie die Ausarbeitung von Konzepten zur Erhöhung der positiven Umweltbilanz von PCC-Verfahren. BASF wird RWE wird beim Betrieb der Pilotanlage unterstützen, zum einen bei der Auswertung der Testläufe und zum anderen durch versuchsbegleitende Simulationen. Auf Basis der von BASF durchgeführten Prozesssimulationen werden von Linde die notwendigen apparativen Änderungen in der Pilotanlage umgesetzt, um Emissionen reduzieren zu können. Zur Bestimmung der Emissionen wird ein Online Analytikkonzept ausgearbeitet. Der Punkt Reclaiming, also Aufarbeitung von degradiertem Waschmittel, wird ebenfalls bearbeitet werden. Die bereits begonnen Werkstofftests werden im Rahmen der Langzeitversuche fortgesetzt. Alle diese Arbeiten münden in ein überarbeitetes Konzept der Großanlagen Studie.
Das Projekt "Folgeprojekt: Betrieb der CO2-Wäsche-Pilotanlage zur weiteren Erprobung eines neuen optimierten Lösungsmittels unter realen Betriebsbedingungen an einem braunkohlegefeuerten Kraftwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. Das Folgeprojekt zielt darauf ab, den im Ausgangsprojekt identifizierten vielversprechendsten Waschmittelkandidaten und weiter optimierte Anlagentechnik im Langzeittest für den Einsatz in einer Demonstrationsanlage zu qualifizieren. Die Ergebnisse des Ausgangsprojektes zeigen, dass ein halbes Jahr Einsatz eines Waschmittels nicht ausreichen, um das Degradationsverhalten und davon direkt abhängig Emissionen sowie die Korrosionsstabilität der eingesetzten neuartigen Werkstoffe abschließend bewerten zu können, da die Konzentration sich anreichernder Spurstoffe langsamer steigt, als erwartet. Nachdem das Restprogramm des Ausgangsprojektes abgearbeitet wurde, soll im zweijährigen Langzeitbetrieb die CO2-Wäsche gekoppelt und getrennt von der Hochleistungs-REA betrieben werden. Zwei Optimierungen zur Senkung von Invest und Emissionen einer CO2-Wäsche werden nachgerüstet. Die vorhandenen strukturierten Packungen im Absorber werden gegen eine innovative Hochleistungspackung getauscht und Materialtauglichkeit sowie Leistungsfähigkeit getestet. Durch Nachrüstung einer neuen Wäschestufe ('Saure Wäsche') mit entsprechender Messetechnik sollen die Emission von Aminen und ihres Zersetzungsproduktes Ammoniak drastisch gesenkt werden. Die Untersuchung und Optimierung der Betriebsweise der 'Sauren Wäsche' zielt damit gleichzeitig auf eine Erhöhung der positiven Umweltbilanz und öffentlicher Akzeptanz der CO2-Wäschtechnik ab. Die Ergebnisse fließen in die Großanlagenstudie ein.
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