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So sieht der vereinfachte Aufbau der 1-Megawatt-Versuchsanlage an der Technischen Universität Darmstadt aus.
© EST, TU Darmstadt
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Carbonate Looping mit verwertbarem Abfallprodukt

Test im flexiblen Betrieb

Seit Anfang 2014 wird die 1-Megawatt-Anlage an der Technischen Universität Darmstadt auf Basis der bisherigen Erkenntnisse optimiert. In den kommenden Jahren fahren die Ingenieure Versuchsreihen, um das Verhalten bei vielen Lastwechseln zu testen. Damit wollen sie Erkenntnisse gewinnen, um die Technik optimal für den flexiblen Kraftwerksbetrieb auszulegen. Der Hintergrund ist, dass Kohlekraftwerke zukünftig immer häufigere und schnellere Lastwechsel fahren, um die fluktuierende Einspeisung von erneuerbaren Energien auszugleichen. Damit variieren auch der Abgasstrom und die Anforderungen an die beiden Wirbelschichtreaktoren einer Carbonate Looping Anlage. Des Weiteren wird neben Steinkohle nun auch Braunkohle als Brennstoff eingesetzt. Der nächste Schritt ist dann der Bau und Betrieb einer Pilotanlage mit 20 Megawatt thermischer Leistung.

Ein Markt für das Abfallprodukt

Die Idee, Kalk in Kraftwerken zu nutzen und anschließend an die Zementindustrie zu verkaufen, gibt es seit den 1980er Jahren. Damals begannen deutsche Kraftwerksbetreiber, Schwefeldioxid (SO2) mittels Kalk aus den Abgasen zu filtern. Schwefeldioxid wird unter anderem als Ursache für sauren Regen verantwortlich gemacht, der bespielsweise Wälder schädigt. Durch den flächendeckenden Einsatz von Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA) werden die SO2-Emissionen von Kraftwerken um rund 95 Prozent gesenkt. Für die SO2-Abscheidung aus Rauchgasen setzte sich an Kraftwerken ein Verfahren mit Kalkstein durch. In REA-Anlagen reagiert Schwefeldioxid mit Kalk und Sauerstoff zu REA-Gips. Dieses Calciumsulfit ist chemisch mit Naturgips identisch. Es wird von der Zement- und Gipsindustrie vor allem zu Gipskartonplatten weiter verarbeitet. REA-Gips deckt nach Angabe des Bundesverbandes der Gipsindustrie etwa die Hälfte des Gipsbedarfes in Deutschland ab.

Beim Carbonate Looping entsteht gebrannter Kalk als Abfallprodukt. Dieser wird in Zementwerken benötigt. Bisher stellen die Fabriken ihn selber her. Dieser Prozessschritt ist ein Grund für den hohen Energiebedarf und die hohen CO2-Emissionen der Zementindustrie. Gebrannter Kalk wird hergestellt, indem das enthaltende CO2 unter hohem Energieaufwand aus natürlich vorkommendem Kalkstein gebrannt wird. Somit wird sich nach der kommerziellen Umsetzung von Carbonate Looping vermutlich ein Markt für den gebrannten Kalk ergeben. Dadurch würden die Emissionen und der Energieverbrauch von Zementwerken sinken.

Für die Kraftwerksbetreiber bietet der Verkauf von gebranntem Kalk die Möglichkeit, die spezifischen Ausgaben zur Abscheidung von CO2 aus Rauchgasen zu reduzieren. Dies würde die bisher prognostizierten Kosten von 15 Euro pro Tonne abgeschiedenes CO2 mindern. Für die Marktaussichten des Carbonate Looping ist das ein wichtiges Argument. Bisher liegt der Preis pro Tonne CO2, welcher innerhalb der Europäischen Union über einen Zertifikatsmarkt bestimmt wird, unter 5 Euro. Da die Zahl der ausgegebenen Zertifikate zukünftig geringer ist, wird der Preis voraussichtlich steigen.

Projektinfo 01/2014:
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Merkzettel

Adressen

Projektkoordination
TU Darmstadt, EST

Auslegung der Anlage
Fisia Babcock Environment GmbH

Auslegung der Anlage
ALSTOM Carbon Capture GmbH

Analyse des Kalksteins
Rheinkalk GmbH

Technische Gase
Linde AG

Bereitstellung der Steinkohle
GKM AG

Einbindung ins Steinkohlekraftwerk
E.ON Technologies GmbH

Einbindung ins Braunkohlekraftwerk
RWE Power AG

Service

BINE-Projektinfo 01/2014
(PDF, 4 Seiten, 1,2 MB)

Literaturliste als PDF

Weiterführende Literatur
(1 Seite, 75 KB)

Links

Post Combustion Capture
Weblink mit Infos zu nachrüstbaren CO2-Abtrennverfahren auf kraftwerkforschung.info

Weiterführende Informationen zu den Projekten der Förderinitiative COORETEC gibt es auf kraftwerkforschung.info.

Infotipp

Neue Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen
BINE-Themeninfo II/2010

Forschungsförderung

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