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 "CLOCK - Chemical Looping Combustion von Kohle zur CO2-Abscheidung in atmosphärischen Wirbelschichtreaktoren für einen Dampfkraftprozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Energietechnik M-5 durchgeführt. Im Rahmen des Teilprojekts werden Modellierungs-, Simulations- und Auslegungsarbeiten zur Überprüfung der Machbarkeit eines CLC-basierten Gesamtprozesses für Kohle durchgeführt. Diese Simulationsarbeiten werden mit kommerziell verfügbaren Programmen durchgeführt. Grundlage dieser Untersuchungen ist zunächst die Identifizierung geeigneter Prozessschaltungen auf der Basis von ersten Annahmen und ggf. Werten aus der Literatur. Diese Annahmen werden durch die Erkenntnisse aus den praktischen Untersuchungen in den anderen zwei Arbeitspaketen des Vorhabens überprüft und korrigiert, um auf diese Weise eine realitätsnahe Gesamtprozessgestaltung und -bewertung zu ermöglichen. Sobald das CLC-System in den für den Gesamtprozess wichtigen Parametern numerisch nachgebildet und in ausreichender Genauigkeit simuliert werden kann, werden auf der Basis von Sensitivitätsanalysen optimale Betriebsbedingungen für den Gesamtprozess ermittelt, um daraus Schlussfolgerungen für die weitere Durchführung von Versuchsreihen am IVD und am IFVT zu gewinnen. Die am IET durchzuführenden Aufgaben beinhalten die Erstellung alternativer Prozessschaltungen, die energetische und betriebliche Bewertung sowie die iterative Verbesserung dieser alternativen Prozessschaltungen unter Betrachtung der Ergebnisse des AP2 und AP3 des Verbundvorhabens und die Auslegung eines realisierbaren und praxisnahen Prozessschemas für eine großtechnische Anlagengröße. Alle o. g. Aktivitäten werden umfassend dokumentiert und die Fortschritte des Forschungsvorhabens in regelmäßigen Berichten zusammengefasst und durch Tagungen und Konferenzen der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.