Das Projekt "OSGa - Optimierte Stromerzeugung aus hoch salinaren Thermalwässern mit hohen Gasgehalten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Durch die in diesem Vorhaben vorgenommene Betrachtung des Thermalwasserkreislaufes und des Betriebsverhaltens des Kraftwerkes werden Erkenntnisse für ein besseres Verständnis der geothermischen Stromerzeugung in Deutschland gewonnen. Es werden Hinweise für eine Betriebsoptimierung bei hochsalinaren Thermalwässern und Hinweise für eine optimierte Fahrweise von Kalina-Anlagen ermittelt, die zu einer verbesserten wirtschaftlichen Nutzung der Geothermie zur Stromerzeugung führen. Anhand der strömungstechnischen, vereinfachten Modellierung von Thermalwasser-Zwei-Phasen-Gemischen werden die Effekte der Strömungsführung sowie die Auswirkungen von lokalen Ausgasungs- und Ausfällungseffekten auf den Anlagenbetrieb betrachtet. Dies geschieht vor dem Hintergrund entsprechender Betriebsdaten und der Bedingungen in der Anlage in Bruchsal. Ausgehend davon werden generelle Aussagen zu verschiedenen Phänomenen bei der Handhabung hoch salinarer Thermalwässer und bei der Handhabung von Zwei-Phasen-Gemischen im gesamten obertägigen Thermalwasserstrang ermittelt. Durch die zusätzliche Betrachtung des Kraftwerksprozesses in verschiedenen Lastpunkten sowie durch die Ermittlung von Kennzahlen zur Überwachung werden Möglichkeiten zur Erhöhung der Verfügbarkeit des Kraftwerksprozesses und eine wirkungsgradoptimierte Fahrweise von Kalina-Anlagen vorgeschlagen. Durch die Untersuchungen der Strömungsführung, der Werkstoffauswahl und der Wasserchemie sowie des Lastverhaltens der Kalina-Anlage in Bruchsal werden zunächst speziell für diese Anlage Möglichkeiten zur Betriebsoptimierung ermittelt. Die gewonnen Ergebnisse liefern auch Hinweise für andere geothermische Anlagen in Deutschland u. a. zur Handhabung von hochsalinaren Thermalwässern. Dies führt zu einem Fortschritt auf der Lernkurve sowie einer energetisch und wirtschaftlich verbesserten Nutzung der Geothermie. Die Ergebnisse des Vorhabens tragen zu einer optimierten Auslegung von Kalina-Anlagen, einer Reduzierung der Betriebskosten und zu einer höheren Verfügbarkeit dieses Anlagentyps bei. Dies unterstützt die Marktchancen der Geothermie zugunsten der von der Bundesregierung angestrebten Reduzierung der Treibhausgase.
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.
Das Projekt "Optimierung der Stromerzeugung mit ausgekoppelter Wärmeerzeugung aus Geothermieanlagen in Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Zur realitätsnahen Betrachtung des Gesamtpotentials der Stromerzeugung mittels Geothermie für Deutschland betrachtet das Projekt ausschließlich die geeigneten obertägigen Kraftwerkstechnologien. Es werden Kenntnisse über verbesserte Anlagenkomponenten und alternative Betriebsmittel gewonnen und quantitative Zahlenangaben zur großtechnischen geothermischen Stromerzeugung mit ausgekoppelter Wärmeerzeugung ermittelt. Anhand einer quantitativen Simulation und Bewertung der Kalina und ORC-Kreisläufe sowie durch Auswertung bereits realisierter Projekte werden Referenzkraftwerke definiert, die für Deutschland besonders geeignet sind. Mittels Sensivitätsanalysen werden die Einflüsse von Änderungen in den Betriebsparametern und den Randbedingungen untersucht. Durch Lokalisierung der Verlustquellen über Tage und deren weitgehende Minimierung werden die untersuchten Kraftwerkprozesse exergetisch optimiert und die gesamten Brutto- und Nettowirkungsgrade maximiert. Gleichfalls werden die Umweltauswirkungen bei Leckagen, Störungen oder Unfällen betrachtet. Damit ergeben sich konkrete Aussagen zum Gesamtpotential unter optimierten Anlagenkonfigurationen und praxisrelevanten Betriebsbedingungen.
Das Projekt "Vergleich der in COORETEC verfolgten Kraftwerksprozesse unter einheitlichen realitätsnahen Randbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Zum Vergleich der in COORETEC betrachteten Kraftwerksprozesse (GuD-, DKW-, Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, IGCC mit CO2-Abtrennung, DKW mit MEA) werden einheitliche Annahmen und Randbedingungen aufgestellt und Prozessanalysen durchgeführt. Aussagen über die heute machbaren Technologien sowie deren CO2-Vermeidungspotential werden getroffen. Aufgrund der großen Unterschiede zwischen den zu betrachtenden Prozessen müssen die Anlagen- und Betriebsparameter miteinander vergleichbar gestaltet werden. Dies umfasst die Identifizierung aller Parameter und die Definition realitätsnaher, standardisierter Werte für alle Einflussgrößen. Mittels Modellierung und Simulation werden Aussagen über die heute erreichbaren Wirkungsgrade und das Wirkungsgradpotential einzelner Technologien gemacht. Wesentliches Ergebnis der Studie ist es, Aussagen zu treffen, welche Prozesse unter realitätsnahen und vergleichbaren Randbedingungen das größte technische und wirtschaftliche Potenzial besitzen, den Klimaschutz schnellstmöglich voranzutreiben. Die hierbei entwickelten standardisierten Annahmen und Randbedingungen sollen auch bei der zukünftigen Untersuchung von alternativen Prozessen Anwendung finden.
Das Projekt "Praktikable asymmetrische Reaktionen durch Biokatalyse: Integrierte Prozesse mit ionischen Flüssigkeiten zur Gewinnung chiraler Alkohole - Praktibiokat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. 1. Gesamtziel ist die Entwicklung generischer integrierter Prozesse (Reaktion und Aufarbeitung) zur effizienten biokatalytischen Gewinnung chiraler Alkohole über asymmetrische Reaktionen unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten als Lösemittel. Hierbei steht die Wiederverwendung ionischer Flüssigkeiten im Produktionsprozess im Mittelpunkt. 2. Aufgabe der Technischen Universität München ist die reaktionstechnische Untersuchung von verschiedenen asymmetrischen Synthesen mit ganzen Zellen in Gegenwart ionischer Flüssigkeiten und die Prozessintegration von Biokatalyse, primärer Produktabtrennung und Wiederverwendung ausgewählter ionischer Flüssigkeiten. 3. Im Rahmen dieses Vorhabens soll die Anwendung von Biokatalysatoren erweitert und zusammen mit nicht flüchtigen Lösemitteln optimiert werden, um so einen Wettbewerbsvorteil zu ermöglichen. Die neuen Erkenntnisse sind von den industriellen Kooperationspartnern direkt oder indirekt (beispielsweise über Lizenzvergabe) wirtschaftlich nutzbar.