Kohlendioxid aus Kraftwerken entfernen
Aus den Schloten fossil betriebener Kraftwerke entweicht heute noch viel Kohlendioxid und heizt den Planeten auf. Jetzt haben Forscher eine Idee entwickelt, wie dieses Kohlendioxid aus dem Rauchgas der Kraftwerke ohne teure Zusatzinvestitionen ausgewaschen werden kann.
Qualmende Schlote: Aus fossil betriebenen Kraftwerken entweicht heute noch viel Kohlendioxid und heizt den Planeten auf. Stuttgarter Forscher haben mit der Sprühwaschanlage CASPAR eine Möglichkeit gefunden, wie dieses Kohlendioxid aus dem Rauchgas der Kraftwerke ohne teure Zusatzinvestitionen entfernt werden kann.
Foto: dpa/Jan Woitas
Das ist die Vision: Im Sprühwäscher prasselt das Aminwaschmittel wie in einer riesigen Dusche herunter. Von unten strömt Rauchgas aus einem Kraftwerk den amingetränkten feinen Tropfen entgegen. Das Kohlendioxid im Abgas haftet sich an diese an und das Rauchgas verlässt ohne Kohlendioxid den Schlot des Kraftwerks. Dass diese Vision Realität wird, daran arbeiten Forscher am Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart gemeinsam mit dem Anlagenbauer Babcock Noell und den Kraftwerksbetreibern EnBW, Eon und Vattenfall.
Forscherverbund will Sprühwäsche etablieren
Ihre Idee basiert auf der seit Jahren erfolgreich verwendeten Technologie der Sprühwäsche für die Entschwefelung der Rauchgase aus den Kraftwerken. Diese sollte auf die Entfernung des Kohlendioxides übertragen werden. Das Problem: Der Stand der Technik bei der Rauchgasentschwefelung in der Industrie ist ein Waschprozess mit Packungskolonnen. Das sind teure Wäscher, deren Einsatz mit einem hohen Investitions- und Energiebedarf verbunden ist.
Diese zu senken ist das Ziel des Forschungsprojektes „UPSCALE – Effiziente Abtrennung von CO2 aus Kraftwerksrauchgasen mit Hilfe eines Sprühwäschers“. Dieses Forschungsprojekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium innerhalb der COORETEC-Initiative gefördert. COORETEC steht fürCO2-Reduktions-Technologien und verfolgt unter anderem das Ziel, Kohlendioxid aus dem Kraftwerkabgas zu entfernen und sicher in tiefen geologischen Formationen zu speichern.
Sprühwäscher sind kostengünstiger
Die Idee ist, einfach einen zusätzlichen Sprühwäscher in die Rauchgasreinigung von Kraftwerken zu integrieren. Denn ein Sprühwäscher bietet im Vergleich zu den Packungskolonnen diverse Vorteile. Der wohl wichtigste: Ihr Bau ist kostengünstiger zu realisieren, weil teure Einbauten, wie die Packungskolonnen, nicht erforderlich sind. Das senkt die statischen Anforderungen an den Stahlbau und in der Folge die Investitionskosten.
Die Versuchsanlage CASPAR ist ein dreistufiger Sprühwäscher mit je fünf Metern Sprühzone.
Quelle: Universität Stuttgart/IFK
Zudem verursachen Sprühwäscher einen geringeren Druckverlust als die Kolonnen mit Einbauten. In der Rauchgasentschwefelung mit Packungskolonnen leisten die Arbeit für die Überwindung dieses Druckverlustes Gebläse. Und deren Energiebedarf senkt die Effizienz des Gesamtprozesses. Ein geringerer Druckverlust durch den Einsatz von Sprühwäschern wirkt sich somit direkt auf den Wirkungsgrad und damit auf die Betriebskosten des Kraftwerkes aus.
Fossile Kraftwerke müssen für die Energiewende flexibel werden
An dieser Stelle kommt die Energiewende ins Spiel. Um diese erfolgreich zu meistern, sind für eine gewisse Übergangsfrist konventionelle Kraftwerke notwendig, die die Schwankungen im Stromertrag durch Sonne und Wind auffangen. Und die technischen Anforderungen an diese konventionellen Kraftwerke werden steigen. Denn ein fossil betriebenes Kraftwerk, das ständig unter Volllast läuft, ist der Energiewende nicht zuträglich.
Im Gegenteil: Gefragt sind Kraftwerke, die flexibel in ihrer Leistung geregelt werden können, um die Schwankungen der erneuerbaren Energieträger zu kompensieren. Denn im Netz muss ständig eine Parität von Stromangebot und Stromnachfrage herrschen. Jede Abweichung von dieser Parität bedeutet eine Änderung der Schwingungsfrequenz des Stroms von 50 Hertz. Und da alle elektrischen Geräte auf genau diese 50 Hertz dimensioniert sind, können Schwankungen dazu führen, dass die Geräte nicht mehr funktionieren oder gar zerstört werden. Deshalb ist ein zuverlässig geregeltes Zusammenspiel von erneuerbaren und konventionellen Kraftwerken noch eine ganze Weile zwingend notwendig.
Stunde der Sprühwäscher schlägt
Und da schlägt dann die Stunde der Sprühwäscher. Diese können einen breiteren Leistungsbereich abdecken, als die Packungskolonnen. Das liegt daran, dass diese Packungskolonnen für Kraftwerke entwickelt wurden, die ständig unter Volllast brummten. Als die Rauchgasentschwefelung als Thema auf der politischen Agenda stand, war Volllast bei konventionellen Kraftwerken Pflicht, nicht Kür. Noch ein Vorteil des Sprühwäscheprozesses: Er ist wesentlich flexibler bei der Auswahl der zur Verfügung stehenden Waschmittel, die alle verschiedene Absorptionsgrade mit sich bringen. So entstehen weitere Potentiale, um den Waschprozess zu optimieren.
CASPAR wäscht 90 Prozent Kohlendioxid aus
Die Projektpartner um die Forscher vom IFK melden jetzt Vollzug. Sie haben die Sprühwaschanlage CASPAR aufgebaut und erste Betriebserfahrung damit gesammelt. CASPAR ist für 120 Kubikmeter Rauchgas pro Stunde ausgelegt und verfügt über einen dreistufigen Sprühwäscher mit je fünf Metern Sprühzone. Die Forscher sind überzeugt, dass durch die modulare Bauweise und die hohe Flexibilität von CASPAR mit Kaskadenversuchen, das sind hintereinandergeschaltete Reinigungsabläufe, beliebig hohe Wäscher erprobt werden können. Es ist den Forschern gelungen, sagenhafte 90-prozentige-Kohlendioxid-Abscheidungsraten zu erreichen, bei realistischen Bauhöhen des Sprühwäschers. Die Machbarkeit des Ende vergangenen Jahres ausgelaufenen Projektes ist damit bewiesen.
Jetzt wollen die Forscher in einem Anschlussvorhaben ihren CASPAR weiter optimieren und vor allem wollen sie die Sprühwäsche auf Großanlagen übertragen.
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