Neues Verfahren reduziert CO2-Ausstoß von Kraftwerken um über 90 Prozent

27. November 2012, 12:19
  • In der Versuchsanlage zur Abscheidung vonCO2 haben Forscher der TU Darmstadt mithilfe des Carbonate-Looping-Verfahrens die Kohlendioxid-Emissionen um über 90 Prozent reduziert.
    foto: thomas ott / tu darmstadt

    In der Versuchsanlage zur Abscheidung vonCO2 haben Forscher der TU Darmstadt mithilfe des Carbonate-Looping-Verfahrens die Kohlendioxid-Emissionen um über 90 Prozent reduziert.

Deutsche Forscher sprechen von "Meilenstein auf dem Weg zum Kohlendioxid-freien Kraftwerk"

Deutsche Forscher haben ein neues Verfahren zur Kohlendioxid-Abscheidung vorgestellt. Die Methode könnte in Zukunft die CO2-Emissionen von Kraftwerken um über 90 Prozent senken und dabei sowohl deutlich weniger Energie verbrauchen als auch weniger Kosten verursachen als bisherige Ansätze. Die TU Darmstadt, die eine der weltweit größten Versuchsanlagen zur Abscheidung von CO2 betreibt, hat das sogenannte Carbonate-Looping-Verfahren in den vergangenen vier Jahren erfolgreich entwickelt. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens: Es kann in bestehenden Kraftwerken nachgerüstet werden.

Bei der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle und Erdgas entstehen große Mengen des klimaschädlichen Gases Kohlendioxid. Eine Schlüsseltechnologie für emissionsärmere und umweltfreundlichere Kraftwerke ist daher die Abscheidung und Weiterverwendung des Kohlendioxids aus Kraftwerksabgasen (Carbon Capture and Utilisation, kurz: CCU). CCU könnte die CO2-Emissionen aus dem Einsatz fossiler Brennstoffe in der Stromerzeugung und der Industrie auf ein Minimum reduzieren und so entscheidend dazu beitragen, die Treibhausgasemissionen zu verringern. Die bisherigen Ansätze zur CO2-Abscheidung erfordern allerdings einen hohen Energie- und Kostenaufwand, was die Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz dieser Verfahren in Frage stellt.

Vielversprechender Ansatz

In einer Versuchsanlage erforscht das Institut für Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt verschiedene neuartige Verfahren zur CO2-Abscheidung. Sie sollen bei äußerst geringem Energieaufwand und geringen Kosten CO2-Emissionen fast vollständig vermeiden. Bei den Versuchen stellt insbesondere das sogenannte Carbonate-Looping-Verfahren einen vielversprechenden Ansatz dar, das von den Darmstädter Forschern in mittlerweile über 1.000 Betriebsstunden untersucht wurde: Beim Carbonate-Looping-Verfahren wird natürlich vorkommender Kalkstein genutzt, um das CO2 zunächst in einem ersten Reaktor aus dem Abgasstrom des Kraftwerks zu binden.

In einem zweiten Reaktor wird das reine Kohlendioxid wieder freigesetzt und kann anschließend weiterverarbeitet oder gespeichert werden. In der Versuchsanlage der TU Darmstadt konnte das Carbonate-Looping-Verfahren über 90 Prozent des Kohlendioxids abscheiden. Gleichzeitig wurden die bisher zur CO2-Abscheidung nötige Energie sowie die Kosten auf weniger als die Hälfte reduziert. Ein weiterer Vorteil des Carbonate-Looping-Verfahrens ist, dass auch bestehende Kraftwerke mit dem Verfahren nachgerüstet werden können.

"Dieses Verfahren stellt einen Meilenstein auf dem Weg zum CO2-freien Kraftwerk dar. Dadurch könnten Kohle-, Erdgas-, Biomasse- und Müllverbrennungskraftwerke zuverlässig und kostengünstig Strom und Wärme erzeugen, ohne die Umwelt zu belasten", sagt Institutsleiter Bernd Epple, der das Verfahren mit seinen über 30 Mitarbeitern untersuchte.

Vergrößerte Anlage in Planung

Da verschiedene begleitende Untersuchungen und Simulationen eine großtechnische Eignung des Verfahrens versprechen, werden die an der TU Darmstadt gewonnenen Erkenntnisse derzeit auf einen etwa 20-fach größeren Maßstab hochskaliert. Ziel dieses Projekts, das vom deutsche Bundeswirtschaftsministerium und verschiedenen Industriepartnern unterstützt wird, ist die Planung einer 20-fach größeren Anlage in einem bestehenden deutschen Kraftwerk. An welchem Kraftwerksstandort die Anlage installiert wird, steht derzeit noch nicht fest.

Die Erforschung des Carbonate-Looping-Verfahrens wurde bisher vom Bundeswirtschaftsministerium und verschiedenen Industriepartnern mit mehr als 5 Millionen Euro gefördert. Ein weiteres Projekt, das von der Europäischen Union und der Industrie mit 1,5 Millionen Euro gefördert wird, soll die Energieeffizienz des Verfahrens weiter verbessern. (red, derStandard.at, 27.11.2012)

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Klingt wie ein Märchen

Past gut zur weihnachtszeit. Hoffentlich wird´s wahr.

Ist leider auch ein Märchen

Die Kraftwerke produzieren ebenso viel CO2 wie andere, durch den zusätzlichen Energiebedarf sogar etwas mehr.

Das CO2 liegt dann lediglich in reiner Form vor.

Und kann THEORETISCH sinnvoll genutzt werden.

Derzeit gibt es allerdings keine Verwendung für die Millionen Tonnen CO2, die auch nur ein einziges Kohlekraftwerk pro Jahr produziert.

Baumit macht das schon lange,

die Herstellung von gebrannten Kalk. Also, man produziert gebrannten Kalk und fährt diesen im Kreislauf. Wohin mit dem komprimierten Kohlendioxid? Wo bindet man das? Oder pumpt man es in ein "sicheres" Lager in 1000 m Tiefe? Das Verfahren zeigt einen energieintensiven Abscheideweg, keinen Weg zur CO2-Reduktion. Da weiss man ja noch eher was man mit Atommüll machen kann. Na, der Ansatz überzeugt nicht, da er wegen des Energiebedarfs beim Kalkbrennen den CO2-Ausstoss erhöht, wie das bei jedem Kalkwerk der Fall ist.

die grafik im originalartikel zu sehen, wird sicher nicht schaden:
http://www.tu-darmstadt.de/vorbeisch... 184.de.jsp
CaO + CO2 ---> CaCO3 und CaCO3 ---> CaO + CO2 diese reaktionen dienen zur abtrennung bzw. reinigung des kohlendioxids.
zum gesamten thema ein überblick:
http://de.wikipedia.org/wiki/CO2-... peicherung

der originalartikel enthält auch ein video (youtube).

http://www.youtube.com/watch?v=b... ults_video

ab 1:11 sieht man die reaktionsgleichungen zu einer (alternativen) technik (der tu darmstadt), die aber nur bei neubau von kraftwerken anwendbar ist. der vorteil besteht darin, dass das kohlendioxid frei von stickstoff (und edelgasen) ensteht.

der sauerstoff der luft wird in einem ersten schritt auf ein "reduziertes metalloxid" übertragen (im "air reactor"). dabei ensteht "metalloxid" (und sauerstofffreie luft verlässt die anlage).

in einem zweiten schritt (im "fuel reactor") werden wasserdampf, brennstoff und metalloxid zur reaktion gebracht (wobei wieder "reduziertes metalloxid" entsteht). kohlendioxid & wasserdampf verlassen d. reaktor.

reaktionsgleichungen ist zuviel gesagt...
;-)

...wenn das Ding dann noch jede Stunde einen lupenreinen 1 Karäter ausspuckt, neige ich mein Haupt demütig vor diesen Herrschaften.

Aber man sollte hier mit dem kleinen Finger auch zufrieden sein (zumal der so klein gar nicht ist)

das co2 wird eingepackt

und dann per rakete richtung sonne geschickt...das geht schon....das wird gaaaanz suuuuuper...vielleicht solltens halt doch lieber weiter an ITER investieren. weil das haette sinn und ist meiner meinung nach nur eine frage des geldes momentan um die forschung dort wirklich voranzutreiben. haettens fuer fusionsforschung genug geld waere ein funktionierendes kraftwerk in ein paar jahrzenten keine illusion. aber wie so oft: kein geld-->keine forschung-->keon fortschritt

Irreführende Schlagzeile

Hier wird nur über kostengünstigere Abtrennung berichtet.

Der Titel ist eine Pflanzerei. Das CO2 wurde ja nicht weggezaubert.

Was passiert damit: "weiterverarbeitet oder gespeichert"

ABBA. Braucht jemand zig-Mio Tonnen CO2 ?

Sodawasser würde, bei CO2 Überangebot zu billig.

Daher wird dieses Verfahren von der Sodawasser-Lobby unterdrückt. Genauso wie das schon längst produktionsreife "Wasserauto" von der Mineralölindustrie.

Ja!

Zum Beispiel um mit weiteren Katalysatoren und aus regenerativen Energiequellen gewonnenens H2 daran zu binden! ...googeln Sie mal nach "Windgas"

Dimension:

Man braucht rund 9 kWh Windstrom, um das CO2 aus 1 kWh Kohlestrom in Methan umzusetzen.
Nimmt man den gesamten Ertrag und nicht nur temporäre Überschüsse, dann würde man etwa 30 GW Windkraft brauchen, um das CO2 von einem einzigen 1-GW-Kohlekraftwerk zu binden.
Das entspricht der gesamten derzeit in Deutschland installierten Windkraft.

Aber um ein 1-GW-Kohlekraftwerk durch ein Wind/Wasserstoff-Speicherkraftwerk zu ersetzen wären lediglich rund 5 GW Windkraft nötig.

Die Pointe an der Sache ist...

...das es die gesamte Infrastruktur für Transport, Speicherung, Verarbeitung und Nutzung von Methan gibt, inklusive Verbrennungsmotoren für PKW - während das bei Wasserstoff alles ein ziemliches Problem ist! Und wie vom Nachposten aufgeführt, würde das CO2 dann, ähnlich wie bei der Biomassenutzung, im Kreis geführt werden. Für die 9:1 Quote hätte ich dann noch gerne eine Quelle - weil das eigentlich für einen verheerenden Nutzungsgrad von Kohlekraftwerken sprechen würde.

Und die von dir erwähnte "Pointe" ist mir bekannt.

Ich halte diese Herangehensweise trotzdem für einen Fehler.

Man macht dabei etwas wertvolles (Strom) zu etwas weniger wertvollem (Wasserstoff) und dann noch einmal zu etwas weniger wertvollem (Methan).

Wie Grisu schon anmerkte: Allein für die Ammoniaksynthese könnte man gewaltige Mengen Wasserstoff brauchen, der dafür bisher aus Erdgas erzeugt wurde.
Und das könnte man in einem "geschlossenen System" machen und würde keine Kompatibilität zum Erdgasnetz und dergleichen benötigen.

Zum 9:1:

Für 1 kWh aus Kohlekraft werden rund 1000 Gramm CO2 erzeugt.
1000 Gramm CO2 sind 22,7 mol.
Aus jeden Mol CO2 wird ein Mol CH4.
22,7 mol CH4 sind 364 Gramm.
364 Gramm Methan haben einen Brennwert von 5,6 kWh.
Die Effizienz von Strom zu Methan beträgt rund 60 Prozent.
Für 5,6 kWh Methan braucht man also rund 9,4 kWh Strom.

Da reden wir aber jetzt von Steinzeit...

...Braunkohlekraftwerken. Davon abgesehen, die Anti-Erneuerbaren-Fraktion lamentiert immer das Mantra von der unregelmäßigen Verfügbarkeit und nicht vorhandenen Planbarkeit und Speicherbarkeit...jetzt zeigen sich hier langsam aber Sicher wege...ists auch wieder nicht recht...mühsam das...!

Ja, es gibt Kohlekraftwerke mit höherer Effizienz.
Die CO2-Isolierung ist aber sehr energieintensiv und kostet Effizienz. Möglicherweise waren die 1000 Gramm/kWh deshalb eh noch zu optimistisch.

Und ich bin durchaus der Ansicht, dass man EE-Strom speichern kann: In Form von Wasserstoff. Ich halte nur nicht viel davon, diesen dann wieder mit einem Riesenaufwand und Energieverlust in das bestehende kohlenstoffbasierte System reinzupressen. Sinnvoller wäre der Aufbau paralleler Strukturen. Was spricht z.B. gegen ein Wasserstoff-Speicherkraftwerk, wo nur (kompatibler) Strom rein und raus geht?
Oder Brennstoffzellenautos: Brauchen zwar eine Wasserstoff-Infrastruktur, dafür aber höchstens halb so viel Strom für die Gaserzeugung.

Genau da sehe ich aber das Problem...

...das die breitenwirksame Wasserstoff-Infrastruktur nicht so schnell kommen wird, weil diese gewaltige Investitionen erfordert. Und selbst dann bleiben bei heutigem Entwicklungsstand (ich rede da gar nicht vom Stand der Technik beim Endverbraucher) maasive speciherungs und Lagerungsprobleme - im Gegensatz zur kohlenstoffbasierten Wasserstoffspeicherung und -nutzung

Eher ein theoretisches Problem

Wie schon gesagt, man könnte schon heute gewaltige Mengen Wasserstoff (und damit Ökostrom) unterbringen, ohne irgend etwas an der Infrastruktur verändern zu müssen (z.B. Ammoniaksynthese, Wasserstoff-Speicherkraftwerk).
Selbst die Beimischung zu normalem Erdgas funktioniert bis zu einem gewissen Anteil ohne technische Probleme.

Es wird aber praktisch nicht gemacht, weil es selbst ohne extra Infrastruktur viel teurer ist als fossile Brennstoffe.
Und das wird voraussichtlich noch sehr lange Zeit so bleiben.

Für Methansynthese aus Strom gilt das noch viel mehr, weil sie aufwendiger, teurer und ineffizienter als die Wasserstoffherstellung ist.

Der Vorteil "vorhandene Infrastruktur" ist deshalb nur ein theoretischer.

Dann braucht man aber kein Erdgas mehr, vielmehr führt man das Windgas im Kreis, um Ökoenergie zwischenspeichern zu können. Solange fossile Brennstoffe verbrannt werden, bleibt CO2 als Abfall übrig.

Co2 freies "thermisches" Kraftwerk

geht nur wenn die Wärme nicht über eine chemische Reaktion sondern über eine nukleare Reaktion abläuft.
Bleibt die Kernspaltung mit allen Risiken, Kosten usw. oder man geht neue Wege z.B. :
METHOD FOR ENHANCEMENT OF SURFACE PLASMON POLARITONS TO INITIATE & SUSTAIN LENR IN MHS (METAL HYDRIDE SYSTEMS) http://technologygateway.nasa.gov/media/CC/... /lenr.html

Ich bin mal wieder auf die Antworten gespannt ;-)

Zu spät

CCU führt auf den Irrweg, weiter Co2-trächtige Substanzen aus dem Erdinneren auszubuddeln, obwohl sie dort eigentlich bleiben sollten. Wir haben jetzt schon zu viel Co2 in der Atmosphäre. Daher benötigen wir mittlerweile Technologien, die nicht bloss die Co2-Zunahme verringern, sondern den absoluten Co2 -Gehalt der Atmosphäre. Etwa durch Gewinnung von Treibstoffen oder Kunststoff aus Wasser und Luft-Co2.

CO2 künstlich aus der Athmosphäre zu entfernen ist nicht notwendig. Das machen eh die Ozeane, die schlucken einen großen Teil des anthropogenen CO2, sonst hätten wir wohl schon 500ppm CO2 in der Luft statt 400ppm.

Würde die CO2-Emissionen unter diese Absobtionsrate gesenkt, ginge die CO2-Konzentration in der Luft wieder zurück.

Mir macht aber die Versauerung der meere mehr Sorgen als die Erwärmung

>Etwa durch Gewinnung von Treibstoffen oder Kunststoff aus Wasser und Luft-Co2.

Sehr schlau. Wo nehmens die viele Energie dazu her ? Doch nicht aus Kohlekraftwerken ?

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