Das Projekt "Verbundvorhaben der RWTH Aachen: Entwicklung eines CO2-emissionsfreien Kohleverbrennungsprozesses zur Stromerzeugung (OXYCOAL-AC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für keramische Komponenten im Maschinenbau durchgeführt. OXYCOAL-AC/IKKM/BP1: 1.) Entwicklung von oxidkeramischen Monolithmembranen zur Gewinnung von reinem Sauerstoff aus Luft. Herstellung von Monolith- und Composit-Materialien mit möglichst dünner aktiver Schicht einerseits und Herstellung von Membranmodulen mit möglichst hoher aktiver Oberfläche andererseits. 2.) Es werden hierzu Konzeptstudien erstellt, die mit Hilfe von FEM-Simulationen auf ihre Tauglichkeit hin analysiert werden. Während beider Bearbeitungsphasen werden Perowskit-Monolithen synthetisiert und die zugehörige Brenntechnik sowie die funktionserfüllende Verbindungstechnik entwickelt. Parallel werden die Werkstoffe in ihren Kennwerten charakterisiert. Anschließend an die Synthese der Monolithen wird eine Pilotrohranlage aufgebaut, die in Auslagerungstests auf ihre Praxistauglichkeit hin untersucht wird. 3.) Durch die Entwicklung einer selektiven keramischen Membran zur Sauerstofffilterung aus der Luft können bisher notwendige Anreicherungsanlagen eingespart werden. Das Einsparpotenzial liegt bei 0,3 kWh/m3 der gewünschten Produktzusammensetzung. Leichtere Separierung der Nebenkomponenten bei der Rauchgasbehandlung sowie NOx-Reduzierung.
Das Projekt "Mischleitende, keramische Membranen zur Sauerstoffbereitstellung für fossil gefeuerte Kraftwerksprozesse (Oxygen Transport Membrane), OXYMEM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren durchgeführt. Das Vorhaben ist Teil des Themenverbundes OxyMem. Die Aufgabe, Sauerstoff (O2) für einen großtechnischen Kraftwerksprozess zu erzeugen, beschränkt sich bislang auf das IGCC-Konzept mit O2-Vergasung der Kohle. Mit Einführung CO2-freier, fossiler Kraftwerke (KW) nach dem OXYFUEL-Prinzip weitet sich die Notwendigkeit der O2-Bereitstellung auch auf alle Varianten dieser KW-Art aus. Vorhabensziel ist es, die herkömmliche, aber sehr energieintensive kryogene Luftzerlegung durch gasdichte, mischleitende Membranen zu ersetzen und somit den Verlust an Wirkungsgrad gegenüber dem Basisprozess ohne CO2-Abscheidung gering zu halten. Stabilität und Durchflussrate der bislang verfügbaren Materialien entsprechen aber noch nicht den Anforderungen. Projektinhalt sind Identifizierung, Herstellung und Charakterisierung von bekannten und neuen Membranmaterialien und -strukturen, sowie die Verbesserung ihrer O2-Permeation und Stabilität. Darüber hinaus werden evtl. notwendige Anpassungen in bestehenden KW-Konzepten für die Integration der Membranen in das Kraftwerk analysiert und ggfs. neue Konzepte erarbeitet. Im Erfolgsfalle eröffnen sich also Einsatzmöglichkeiten in existierenden und neuen KW-Prozessen sowie auch evtl. außerhalb der KW-Technik.
Das Projekt "Forschungsvorhaben Oxymem: Mischleitende, keramische Membranen zur Sauerstoffbereitstellung für fossil gefeuerte Kraftwerksprozesse (Oxygen Transport Membrane)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Das Vorhaben ist Teil des Themenverbundes OxyMem. Die Aufgabe, Sauerstoff (O2) für einen großtechnischen Kraftwerksprozess zu erzeugen, beschränkt sich bislang auf das IGCC-Konzept mit O2-Vergasung der Kohle. Mit Einführung CO2-freier, fossiler Kraftwerke (KW) nach dem OXYFUEL-Prinzip weitet sich die Notwendigkeit der O2-Bereitstellung auch auf alle Varianten dieser KW-Art aus. Vorhabensziel ist es, die herkömmliche, aber sehr energieintensive kryogene Luftzerlegung durch gasdichte, mischleitende Membranen zu ersetzen und somit den Verlust an Wirkungsgrad gegenüber dem Basisprozess ohne CO2-Abscheidung gering zu halten. Stabilität und Durchflussrate der bislang verfügbaren Materialien entsprechen aber noch nicht den Anforderungen. Projektinhalt sind Identifizierung, Herstellung und Charakterisierung von bekannten und neuen Membranmaterialien und -strukturen, sowie die Verbesserung ihrer O2-Permeation und Stabilität. Darüber hinaus werden evtl. notwendige Anpassungen in bestehenden KW- Konzepten für die Integration der Membranen in das Kraftwerk analysiert und ggfs. neue Konzepte erarbeitet. Im Erfolgsfalle eröffnen sich also Einsatzmöglichkeiten in existierenden und neuen KW-Prozessen sowie auch evtl. außerhalb der KW-Technik.
Das Projekt "Verbundvorhaben der RWTH Aachen: Entwicklung eines CO2-emissionsfreien Kohleverbrennungsprozesses zur Stromerzeugung (OXYCOAL-AC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachbereich 4, Fakultät für Maschinenwesen, Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik durchgeführt. OXYCOAL-AC/WÜK/BP1: 1.1) Experimentelle Untersuchung der Wärmeübertragung, der Verbrennung und Schadstoffbildung bei der Kohlenstaubverbrennung mit O2/CO2/H2O-Gemischen; Erarbeitung von Auslegungsgrundlagen für Brenner und Dampferzeuger-Feuerräume. 1.2) Untersuchung der Eignung einer Heißgasfiltration mit keramischen Filterelementen. 2.1) Experimentelle Untersuchungen von Drall- und Strahlflammen an der Kohlenstaubverbrennungs-Anlage des Lehrstuhls WÜK (Brennkammerdurchmesser 400 mm, max. thermische Leistung 400 kW); Weiterentwicklung von CFD-Berechnungsverfahren mit verbesserten Verbrennungs-, Schadstoffbildungs- sowie von Strahlungsmodellen für die Heizflächenauslegung. 2.2) Messung des Abscheideverhaltens bei der Staubfiltration aus O2/CO2/H2O-Gemischen und Optimierung des Abreinigungszyklus an der Heißgasfilteranlage mit sechs Filterelementen des Lehrstuhls WÜK bei Temperaturen um 800 Grad C; Werkstoffuntersuchungen. 3.) Verwendung der Untersuchungsergebnisse zum Umbau der Versuchsanlage für den Betrieb mit der Hochtemperatur-Membrananlage zur Sauerstofferzeugung; Bereitstellung von Grundlagen zur Optimierung und Auslegung eines O2/CO2-Demonstrationskraftwerks.