CO2 armes Kraftwerk / CO2 Abtrennung

Oxyfuel-Prozess, Quelle: Vattenfall

Braunkohlekraftwerke, selbst hochmoderne, verursachen im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern den höchsten CO2-Ausstoß. Im Zuge der Klimaschutzdiskussion begann die deutsche Braunkohleindustrie mit der Forschung an Technologien, die die CO2-Emissionen bei der Braunkohleverstromung entscheidend reduzieren sollen. Im Fokus der Entwicklung stehen dabei die CCS-Technologien (Carbon Capture and Storage) zur Abscheidung und Speicherung von CO2.

Diese so genannte CO2-Sequestierung wird vornehmlich für zentrale Großkraftwerke erwogen und weltweit werden verschiedene Verfahren in über 100 Forschungsprojekten untersucht. Dabei soll Kohlendioxid zu großen Teilen herausgefiltert werden. Allerdings müssen dafür deutliche Energieverluste in Kauf genommen werden. Zudem besteht noch ein enormer Forschungsbedarf, so dass die Technologie erst in ca. zehn bis 15 Jahren großtechnisch zur Verfügung stehen wird.

Pilotanlage Schwarze Pumpe, Quelle: Vattenfall

An der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) in Cottbus wird am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik gemeinsam mit dem Unternehmen Vattenfall Europe Mining & Generation seit Jahren an der CCS Technologie geforscht. Im Mittelpunkt steht dabei das Oxyfuel-Verfahren. Das Oxyfuel-Verfahren wurde ausgewählt, weil es auf dem konventionellen Kraftwerksprozess aufbaut und sich technisch weitgehend ausgereifter Komponenten bedient.

In diesem Verfahren wird bei der Kohleverbrennung technisch erzeugter Sauerstoff statt Umgebungsluft zugeführt. Durch Abgasrezirkulation wird das Kohlendioxid im Abgas angereichert.

Im Rauchgas enthaltenes Wasser wird kondensiert und abgeschieden, so dass im Abgas CO2-Gehalte von über 90 Prozent erreicht werden.
Im April 2007 wurde eine Technikumsanlage des CEBra e.V. der BTU für die experimentelle Entwicklung und Erprobung des Oxyfuel-Prozesses in Betrieb genommen. Diese Anlage auf Basis der in Cottbus bis zur Marktreife entwickelten Zykloidfeuerungstechnologie (Tangentialfeuerung mit trockenem Ascheabzug) wird für die experimentelle Entwicklung und Erprobung des Oxyfuel-Prozesses genutzt. Bei den Vorversuchen wurde die technische Machbarkeit erstmalig in der Leistungsklasse 0,5 MWth nachgewiesen. Letztlich soll durch weitere Optimierungen eine nahezu CO2-freie Energiewandlung von Braunkohle erreicht werden. Die Ergebnisse des Versuchsbetriebes der Anlage wurden bei der Projektierung der im September 2008 in Betrieb gegangenen 30 MWth-Pilotanlage von Vattenfall am Kraftwerksstandort Schwarze Pumpe genutzt.

In dieser Pilotanlage wird das Verbrennungsverhalten des getrockneten Kohlestaubes in einer Sauerstoff-Kohlendioxid-Atmosphäre getestet, denn hier laufen andere Prozesse ab als in herkömmlichen Kraftwerken.

Die für den Prozess zusätzlich erforderliche Eigenenergie, z.B. für die CO2-Kompression, führt allerdings zu einem verringerten Nettowirkungsgrad des Kraftwerkes. Dies ist bei allen bisher bekannten CO2-Abscheidetechnologien der Fall. Kohlevortrocknung oder erhöhte Dampfparameter können diesem Nachteil entgegenwirken.

Nach einer dreijährigen Testphase der Pilotanlage Schwarze Pumpe ist ein Demonstrationskraftwerk in Jänschwalde mit einer elektrischen Leistung von 250 bis 300 MW geplant. Wirtschaftlich darstellbare Oxyfuel-Kraftwerke mit Leistungen bis zu 1.000 MW wird es voraussichtlich erst 2015 bis 2020 geben. Vattenfall arbeitet bei dieser Entwicklung mit mehreren Hochschulen, anderen Energieversorgern und Herstellern eng zusammen. Das Unternehmen ist an verschiedenen nationalen und europäischen CCS-Forschungsprojekten beteiligt.

In der Testphase soll die großtechnische Machbarkeit der gesamten Kette von Abtrennung, Transport bis zur Speicherung des Kohlendioxids nachgewiesen werden. Dazu gehört auch die langzeitsichere unterirdische Lagerung von verflüssigtem CO2.

Die ETI wird finanziert aus Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft und Energie des Landes Brandenburg und der Industrie- und Handelskammer (IHK) Potsdam.