23.10.2013, 06:49 Uhr | 2 |

Revolution der Stromerzeugung Verbrennung von Kohle oder Gas ohne Flamme

Das Kohlekraftwerk der Zukunft emittiert nur noch Luft, Wasser und reines Kohlendioxid, das sich kostengünstig einfangen lässt.  Das CO2 kann im Untergrund endgelagert oder als Chemierohstoff genutzt werden. So die Vision der Ingenieure der TU Wien.

Verbrennungsanlage an der TU Wien
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Ingenieure der TU Wien haben eine Kohlekraftwerk im Labormaßstab konstruiert, in dem Kohle ohne Flamme oxidiert. Dadurch lassen sich die Emissionen optimal trennen und Kohlendioxid als Rohstoff abscheiden.

Foto: TU Wien

Sie ist der Stolz der Ingenieure an der TU Wien: Eine Kohlekraftwerk im Labormaßstab, das nur Wasser, sauerstoffarme Luft und reines Kohlendioxid emittiert. Der Trick: Kohle oder Erdgas werden flammenlos verbrannt. Wasser und Luft an die Umwelt abgegeben. Das Kohlendioxid kann unterirdisch gelagert oder als Rohstoff genutzt werden. Chemical Looping Combustion (CLC) heißt dieser Prozess, der den Klimawandel verlangsamen könnte, ohne auf die Nutzung fossiler Energieträger verzichten zu müssen.

Vorteil gegenüber Oxyfuel, einem Prozess, bei dem Kohle mit reinem Sauerstoff verbrannt wird, sodass das Abgas aus reinem CO2 besteht: Die Stromerzeugungskosten schnellen nicht massiv in die Höhe.

Die weltweit größte Anlage dieser Art steht in Wien, kommt mit 140 Kilowatt jedoch kaum über den Labormaßstab hinaus. Das soll sich bald ändern. Wissenschaftler der Technischen Universität Wien koordinieren das Forschungsprojekt Success, das mit zehn Millionen Euro ausgestattet ist, die großenteils aus EU-Mitteln stammen. Gemeinsam mit Kollegen aus sieben weiteren europäischen Staaten wollen die Wiener CLC innerhalb von gut drei Jahren zur Marktreife bringen.

Zweistufiger Prozess ohne Flamme

CLC ist ein zweistufiger Prozess, bei dem Luft und Brennstoff keinen Kontakt miteinander haben. In den ersten Reaktor strömt Luft, deren Sauerstoff von herumwirbelnden winzigen Metallpartikeln aufgenommen wird, vergleichbar dem Rosten von Eisen. Die oxidierten Metallpartikel werden in den zweiten Reaktor gepustet und dort gemeinsam mit Kohlenstaub verwirbelt.

Die Sauerstoffatome verlassen ihre metallischen Wirte und verbinden sich mit der Kohle. Dabei entsteht, wie in einem Kraftwerkskessel, Wärme, die über einen Dampfprozess zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Die Abgase des ersten Reaktors bestehen aus sauerstoffarmer Luft, die des zweiten aus Wasserdampf und Kohlendioxid, das problemlos eingefangen werden kann.

Geeignete Metalle sind nach heutigem Wissensstand Eisen, Kupfer und Nickel. Das internationale Forscherteam experimentiert auch mit anderen Werkstoffen, um den optimalen Sauerstofftransporter zu finden. Kanadische CLC-Forscher schwören auf Ilmenit, eine Legierung aus Eisen- und Titanoxid. Zweiter Schwerpunkt der europäischen Forschungsarbeiten ist die Form der Reaktionsräume, von der die Effektivität des Prozesses abhängt.

Ölsande sollen per CLC genutzt werden

In den USA arbeitet das National Energy Technology Laboratory an der Nutzbarmachung des CLC-Prozesses. Das kanadische Unternehmen Cenovus Energy  will mit dem technischen Know-how der Wiener Forscher und des österreichischen Anlagenbauers Andritz Energy & Environment eine Zehn-Megawatt-Anlage bauen, in der fein gemahlene Ölsande umgesetzt werden, die die Kanadier fördern. Das sind Mineralien, an denen zähe Kohlenwasserstoffe kleben. Diese können mit hohem energetischen Aufwand abgelöst oder direkt zur Verstromung genutzt werden.

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Von Wolfgang Kempkens
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kommentare
05.11.2013, 15:54 Uhr Progetti
Mit Hilfe von CO2, Nitrat, Sonnenlicht und Wasser könnte man Gen-Algen, welche Vollwert- Eiweiß produzieren, heranziehen und damit den Eiweiß- Bedarf der Weltbevölkerung teilweise decken. Damit erspart man sich die Methan- Freisetzung durch Nutztiere. Algen-Farmen könnten in der Zukunft je nach Algen- Art auch andere wichtige Aufgaben erfüllen, z.B. Wasser von Schwermetallen befreien oder Öl produzieren.

08.11.2013, 22:50 Uhr LAGE
Mein Vorschlag ist, nicht von Verbrennung von Kohle zu sprechen, sondern von Umsetzung von Kohlenstoff ohne Flammenerscheinung. Begründung: mit dem oben geschilderten Verfahren ahmt man meiner Ansicht nach die Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle nach. Diese Umsetzung geschieht bei niedrigen Temperaturen, so dass möglichst keine nicht nutzbare Bewegungsenergie freigesetzt wird und somit die Reaktionsenthalpie möglichst vollständig zur Umsetzung in elektrische Energie genutzt werden kann. Ich finde diesen Ansatz als sehr innovativ und interessant als Zwischenlösung, bis man eine annehmbare Lösung für die Bereitstellung von Wasserstoff gefunden hat.
Solche Ansätze auszuprobieren, finde ich für wesentlich besser als die derzeitige Elektroantriebseuphorie, die meiner Meinung nach erst dann durchsetzbar sein wird, wenn man die Bereitstellung von Wasserstoff für den Betrieb von Brennstoffzellen gelöst hat.

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