Vergleich der in COORETEC verfolgten Kraftwerksprozesse unter einheitlichen realitätsnahen Randbedingungen

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Alfons Kather
Mitarbeiter Dipl.-Ing. I. Pfaff
Laufzeit: 01.09.2006 - 31.07.2010

Zur Vermeidung gravierender anthropogener Klimaveränderungen durch Kohlenstoffdioxid (CO2) wird eine globale Emissionsreduktion dieses Gases angestrebt. Im Fall der Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern, die weltweit etwa 60% des erzeugten Stromes ausmacht, kann dies durch Maßnahmen wie beispielsweise Wirkungsgradsteigerung, Brennstoffwechsel oder CO2-Abscheidung erreicht werden.

Im Rahmen der Untersuchungen zu CO2-REduktions-TEChnologien (COORETEC) in fossil befeuerten Kraftwerken wurden die nach heutigem Kenntnisstand aussichtsreichsten Technologien herausgearbeitet. Die Angaben in der COORETEC-Studie "Forschungs– und Entwicklungskonzept für emissionsarme fossil befeuerte Kraftwerke" bezüglich der elektrischen Wirkungsgrade liegen innerhalb dieser Studie zum Teil weit auseinander. Zudem wurden bei einigen Berechnungen Randbedingungen und Annahmen zugrunde gelegt, die die errechneten Wirkungsgrade, deren Vergleichbarkeit und unter Umständen die generelle technische Realisierbarkeit der Prozesse in Frage stellen.

Mit Fokus auf die im COORETEC-Programm weiterverfolgten Prozesse (siehe unten) zielte das Forschungsvorhaben auf die Definition von einheitlichen bzw. vergleichbaren Randbedingungen für die realitätsnahe Wirkungsgradberechnung der Prozesse ab.

Ohne CO2- Abscheidung:

  • Dampfkraftwerk (Steinkohle/Braunkohle)
  • Gas und Dampf-Kombiprozess

 

Mit CO2- Abscheidung:

  • Dampfkraftwerk mit nachgeschalteter Abscheidung
  • Oxyfuel-Prozess mit Rauchgasrezirkulation und kryogener Luftzerlegungsanlage bzw. Hochtemperaturmembran zur Sauerstoffbereitstellung
  • Integrated Gasification Combined Cycle mit CO2-Abtrennung.

 

Dadurch, dass alle vergleichbaren Komponenten mit vergleichbaren Parametern belegt wurden, wurde die Vergleichbarkeit der Prozesse hinsichtlich der Wirkungsgrade sowie des CO2-Vermeidungspotentials erreicht.

Zunächst wurde der Stand der Technik erfasst, um dann in folgenden Entwicklungsszenarien die Wirkungsgradpotentiale zu bestimmen und zu vergleichen. Durch die einheitliche Anwendung auf die Prozesse konnte die Relevanz der einzelnen Entwicklungen prozessspezifisch bewertet und verglichen werden.

Wesentliches Ergebnis des Forschungsvorhabens bildete die Aussage, welche der betrachteten Prozesse unter realitätsnahen vergleichbaren Randbedingungen in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht das größte Potential bietet, den Klimaschutz schnellstmöglich voranzutreiben.