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News  – Nachrichten aus der Energieforschung

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Der abgebildete Drahtnetzreaktor ermöglicht Forschern, die Pyrolyse und Vergasung von Feststoffen in einem kleinen Maßstab zu untersuchen – unter vergleichbaren Bedingungen von industriellen Anlagen.
© TU München
IGCC-Kraftwerk
03.02.2016

Der PiTER (für Pressurized High Temperature Entrained Flow Reaktor) erlaubt grundlegende Untersuchungen zur Vergasung fester Brennstoffe.
© TU München

Simulation eines Flugstromvergasers: Links im Bild ist die Gastemperatur, rechts die Bewegung und Geschwindigkeit des Gases zu sehen.
© TU München

Kohlevergasung – effizient und flexibel

Im Verbund mit erneuerbaren Energien kommt konventionellen Kraftwerken eine besondere Bedeutung zu. Auch wenn der Anteil von Sonnen- und Windenergie weiterhin zunimmt, sind konventionelle Großkraftwerke bis auf weiteres notwendig. Doch diese müssen im Gegensatz zu früher flexibel arbeiten. Einerseits flexibel in Bezug auf die Leistung, andererseits flexibel in Bezug auf die Brennstoffe. Die Vergasung fester Brennstoffe ist eine Möglichkeit, wie konventionelle Kraftwerke in Zukunft betrieben werden können. Im Forschungsvorhaben HotVeGas untersuchen Wissenschaftler grundlegend die Möglichkeiten dieser Technik. Im Januar 2016 startete die dritte Projekt-Phase.

Bei der Kohlevergasung wird der Feststoff zunächst in ein Gas umgewandelt. Das sogenannte Synthesegas wird dann zum Beispiel dazu genutzt, eine Gasturbine anzutreiben. Mit der bei diesem Prozess entstehenden Abwärme wird wiederum eine Dampfturbine angetrieben. Die Herausforderung für die Forschung besteht darin, diese noch relativ junge Technik in eine Marktreife zu überführen. Um dazu eine tragfähige Basis zu schaffen, hat sich ein Konsortium aus Forschung und Industrie formiert und die Kohlevergasung grundlegend im Forschungsvorhaben HotVeGas untersucht. HotVeGas steht für  Hochtemperaturvergasungs- und Gasaufbereitungsprozesse. Denn auch bei einem Anteil von mehr als 80 Prozent erneuerbaren Energien benötigt das Stromsystem nach derzeitigem Stand eine Leistung von 40 bis 60 Gigawatt aus fossilen Energieträgern. 

Zwölf Jahre Forschung: von Grundlagen bis zur wirtschaftlichen Betrachtung

In der ersten Phase haben sich die Forscher auf das grundlegende Verhalten und die Anforderungen für eine integrierte Rauchgasreinigung konzentriert. In Phase zwei, die Ende 2015 abgeschlossen wurde, befassten sie sich darüber hinaus mit einer Modell- und Komponentenentwicklung für Vergaser und Gasreinigung. Weiterhin untersuchten sie, wie sich Vergasungskraftwerke für die im Zuge der Energiewende geforderten flexiblen Betriebsweisen eignen. Denn fest steht schon jetzt: Mit zunehmendem Anteil von erneuerbaren Energien wird der Volllastanteil von Kohle- und Gaskraftwerken sinken. Es steigt hingegen die Zahl der Lastwechsel. Das erfordert eine größere Flexibilität von Großkraftwerken. Doch die Flexibilität ist bei der Feststoffvergasung weiter gefasst: Sie bezieht sich auch auf die Brennstoffe. Das hat den Vorteil, dass die Betreiber unabhängiger von Lieferanten sind. Weiterhin steht eine Produktflexibilität im Fokus. Denn bei der Vergasung kann nicht nur Synthesegas für eine effiziente Stromerzeugung hergestellt werden. Andere Einsatzbereiche sind zum Beispiel die Produktion von Kraftstoffen und chemischen Rohstoffen. 

Die jetzt gestartete dritte Phase läutet das vorläufige Ende des insgesamt über einen Zeitraum von mehr als 12 Jahren andauernden Forschungsvorhabens ein. In diesem Teilprojekt liegt der Fokus auf dem Aufbau einer Brennstoffdatenbank, die als Grundlage für eine künftige Vergaserauslegung dienen soll. Weiterhin sollen die zuvor erarbeiteten mathematischen Modelle validiert und für die Vergaseroptimierung genutzt werden. Als letzten Meilenstein betrachten die Forscher ihre Ergebnisse in wirtschaftlicher Hinsicht und analysieren diese im Kontext der Energiewende. Projektphase drei von HotVeGas läuft noch bis Ende des Jahres 2019. Weitere Informationen zu IGCC und zu HotVeGas gibt es auf Kraftwerkforschung.info.

(am)

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Adressen

Verbundkoordination
TU München, ES

Wissenschaftliche Begleitung
TU Freiberg, IEC

Wissenschaftliche Begleitung
Forschungszentrum Jülich GmbH

Energieversorger
RWE Deutschland AG

Industriepartner
Air Liquide

Links

HotVeGas
Projektvorstellung auf der Homepage der TU München

KraftwerkForschung
Aktuelle Meldungen und Hintergrundberichte aus der Forschung zu Kraftwerken

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.