Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 24. Februar 2010, 11:29 Uhr

Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen
vernetzte Artikel
Treibhauseffekt		Kohlenstoffdioxid

Auf dem Weg zur CO₂-freien Kohleverstromung werden verschiedene Ansätze verfolgt

Zwei entscheidende Aspekte für die Zukunft der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen stehen im Mittelpunkt von Forschung und Entwicklung:

Zum einen wird der Wirkungsgrad von Kraftwerken weiter kontinuierlich gesteigert. Zum anderen müssen die so genannten CCS-Technologien (Carbon Capture and Storage) zur Abscheidung und Speicherung von CO₂ aus dem Labor zur Marktreife gebracht werden. Der großtechnische Einsatz von CCS könnte aus heutiger Sicht ab etwa 2020 möglich sein.

Nach gegenwärtigem Forschungsstand kommen drei Verfahren in Betracht:

Post-combustion capture

Der Brennstoff wird im konventionellen Kraftwerksprozess verbrannt. Das CO₂ wird nach der Verbrennung in einem Waschverfahren aus dem Rauchgas abgeschieden und kann dann verflüssigt werden.

Pre-combustlon capture

Der Brennstoff wird vor der Verbrennung in ein Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt. Das Kohlenmonoxid wird in einem weiteren Schritt mit Wasserdampf zu CO₂ und Wasserstoff umgewandelt. Während das CO₂ abgeschieden und verflüssigt werden kann, dient der Wasserstoff zur Stromerzeugung.

Oxyfuel-Verfahren

Aus dem Labor in die Praxis

Die Oxyfuel-Technologie dient dem Ziel, das während der Braunkohleverbrennung anfallende Kohlendioxid nicht in die Atmosphäre zu entlassen, sondern im Kraftwerksprozess abzuscheiden und zu verflüssigen. In diesem Zustand kann es dann tief unter der Erdoberfläche dauerhaft gespeichert werden

Das Prinzip des Oxyfuel-Verfahrens

Die Kohle wird nicht mit Luft, sondern in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt. Ein großer Teil (etwa 75 Prozent) des bei der Verbrennung entstehenden Kohlendioxids wird im Kraftwerksprozess in den Kessel zurückgeführt. In nachfolgenden Behandlungsschritten fällt wie im konventionellen Kraftwerksprozess Asche aus. Schwefelverbindungen werden dem Rauchgasstrom in Form von Gips als Nebenprodukt entzogen. Schließlich wird der restliche, mit der Kohle eingetragene Wasserdampf auskondensiert, so dass ein Rauchgas mit einer Konzentration von etwa 98 Prozent an Kohlendioxid vorliegt. Das Kohlendioxid wird mittels Druck auf über 100 bar verdichtet und erreicht damit einen flüssigen Zustand. In dieser Form kann es transportiert und in geologischen Formationen tief unter der Erdoberfläche oder dem Meeresgrund dauerhaft gespeichert werden. Der Oxyfuel-Prozess baut auf dem konventionellen Kraftwerksprozess auf und bedient sich zusätzlicher, technologisch weitgehend ausgereifter Komponenten. Für diese zusätzlichen Komponenten wie die Luftzerlegung oder die Kompression des Kohlendioxids wird jedoch auch zusätzliche Eigenenergie aus dem Kraftwerksprozess benötigt. Dies führt zu einer Verringerung des Nettowirkungsgrades des Kraftwerks. Dies gilt generell für alle derzeit bekannten CO₂-Vermeidungstechnologien. Parallel zur Entwicklung CO₂-freier Kraftwerke wird daher von den Vattenfall Ingenieuren weiter an der Effizienzsteigerung konventioneller Kraftwerke gearbeitet. Zusätzliches Potenzial verspricht dabei zum einen die Kohlevortrocknung. Zum anderen ist die weitere Erhöhung der Dampfparameter ein wichtiger Aspekt.

Die einzelnen Komponenten der beschriebenen CCS-Technologien sind heute so weit erforscht, dass die Weiterentwicklung auf großtechnische Anwendungen große Aussicht auf Erfolg verspricht. Damit würden die Zukunftsfähigkeit der heimischen Kohlereserven und eine langfristige Versorgungssicherheit gewährleistet. Das Unternehmen Vattenfall hat mit dem Bau eines CO₂-freien Pilotkraftwerkes begonnen, welches auf Grundlage des Oxyfuel-Verfahrens basiert.

Quelle: Broschüre Klimaschutz durch Innovation