Stand der Technik von Kraftwerken mit Abscheidung von CO2 (CCS-Kraftwerke)

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Alfons Kather
Mitarbeiter:Dipl.-Ing. S. Kownatzki, Dipl.-Ing. B. Paschke
Laufzeit: 01.11.2008 - 30.11.2009

Oberstes Ziel dieses vom Umweltbundesamt geförderten Forschungsprojekts war es, die Umweltauswirkungen aus der Implementierung von fossil befeuerten Kraftwerken mit CO2-Abscheidetechnologien abzuschätzen (Carbon Capture and Storage).

In einem ersten Schritt wurde eine Bestandsaufnahme des aktuellen Kenntnisstands und der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von Wissenschaft und Industrie zu Kraftwerken mit CO2-Abscheideeinrichtungen in Deutschland, gegliedert nach den Kraftwerkstypen "Oxyfuel", "Pre-Combustion“ und "Post-Combustion", durchgeführt. Dabei wurden für jeden dieser Kraftwerkstypen die verschiedenen Kraftwerkskonzepte im Hinblick auf kraftwerkstechnische Schaltungen der Feuerungs- und Abgasseite und technische Verfahren für die neuen Kraftwerkskomponenten zusammengestellt. Der Schwerpunkt wurde dabei auf die kurz- bis mittelfristig einsetzbaren Technologien gelegt. Carbon Capture and Storage-Verfahren der zweiten Generation, wie z. B. das Oxycoal-Verfahren, das Chemical Looping Verfahren oder das Carbonate Looping Verfahren, wurden mit aufgeführt, konnten aber aufgrund der heute vorliegenden Erkenntnisse noch nicht in dem Detail betrachtet werden wie z. B. das Oxyfuel-Verfahren, die chemische Wäsche (Post-Combustion) oder der Integrated Gasification Combined-Cycle (IGCC)-Prozess mit physikalischer Wäsche (Pre-Combustion). Abschließend wurde im Rahmen der Bestandsaufnahme der derzeitige Kenntnisstand zum Stand der Technik zur Begrenzung von Umweltbelastungen der verschiedenen Kraftwerkskonzepte und zu ihrer Überwachung erfasst und zusammengestellt.
 
Auf der Basis dieser Bestandsaufnahme erfolgte eine Auswertung. Bei dieser

  • wurden die relevanten Quellen von Umweltbelastungen in der Luft (Staub, NOx, SO2, Hg, evtl. Rückstände aus den CO2-Abscheideverfahren,…), im Wasser (Abwasser aus verschiedenen Prozessstufen) und im Boden (Aschen, Verunreinigungen des CO2, … ) bei den einzelnen Kraftwerkskonzepten identifiziert,
  • wurden der gegenwärtige Kenntnisstand, heutige Defizite, Ziele von laufenden Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten und die Beurteilung der zu erwartenden Fortentwicklung des Standes der Technik bezüglich der identifizierten relevanten Quellen der Umweltbelastungen zusammengestellt,
  • wurden Konsequenzen der neuen Kraftwerkskonzepte für die Formulierung und Überwachung von Anforderungen zur Begrenzung von Umweltbelastungen aufgezeigt,
  • wurde ein Vergleich der Kraftwerkskonzepte, Schaltungen und Komponenten im Hinblick auf ihre Emissionen bezüglich Quantität und Qualität durchgeführt.

Zum Abschluss wurde auf der so erarbeiteten Basis eine Empfehlung für ein Messprogramm an noch auszuwählende Pilot- und/oder Demonstrationsanlagen gegeben.