Das Europäische Parlament hat 2009 die grundlegenden Gesetze zur Minderung der CO2-Emissionen verabschiedet. Damit will man sich den prognostizierten Veränderungen im Klimawandel entgegenstellen, die durch den wachsenden CO2-Ausstoß nach der Meinung vieler Experten verursacht werden. Betroffen von dieser Gesetzgebung sind auch die Kraftwerke in der energieintensiven chemischen Industrie.
Dr. Bernd Holling
Die Nutzung fossiler Brennstoffe, insbesondere von Kohle zur Stromerzeugung wird zunehmen, da man mit einem Anstieg von jährlich 1,6 % in der Energieproduktion ausgeht (IEA 2008). Allein ein Drittel dieses Wachstums wird voraussichtlich durch neue Kohlekraftwerke gedeckt. Das entspricht dem Bau von 50 bis 100 Kraftwerken pro Jahr. Die Kohlekraftwerke sollen deshalb mit der Carbon Capture and Storage (CCS)-Technologie ausgerüstet werden, um das bei Verbrennung von Kohlenstoff anfallende CO2 abzutrennen und sicher zu speichern.
Nationale und internationale Förderprogramme werden aufgelegt, um diese Technologien zu fördern und zu entwickeln. Zu den bekanntesten gehört das 2009 von der EU verabschiedete European Energy Recovery Program (EERP), das auch ein deutsches CCS-Projekt unterstützen soll.
Drei Technologien werden im Zuge dessen von den Fachleuten verfolgt, die als Ziel die Abtrennung des CO2 beim Betreiben fossil befeuerter Kraftwerke haben:
1. Das Post-Combustion-Verfahren
Sowohl bestehende Kraftwerke können nachgerüstet werden, aber auch Neubauten können mit diesem Anlagenteil bereits geplant werden. Dieses Verfahren ist dabei, den Sprung von der Laboranlage zur Pilotanlage (ca. 1 MW) zu meistern. Mehrere Testanlagen dieser Größe befinden sich gerade im Aufbau oder haben den Betrieb in Europa aufgenommen.
2. Das Oxyfuel-Verfahren
Die schwierige Aufgabe der N2-CO2-Trennung des Rauchgases umgeht man mit der Bereitstellung von reinem Sauerstoff für die Verbrennung. Das Rauchgas besteht hier im Wesentlichen aus CO2. Hier steht Deutschland mit einer Pilotanlage von Vattenfall in Schwarze Pumpe/Brandenburg in der internationalen Spitzengruppe.
3. Das Pre-Combustion-Verfahren
Eine weitere Möglichkeit ist, die Kohle unter Zusatz von Sauerstoff zu vergasen. Aus diesem Synthesegas wird anschließend das CO2 entfernt und ein kohlenstofffreies Brenngas in der Gasturbine zur Stromerzeugung genutzt. Diese Kraftwerke werden auch als IGCC-Anlagen bezeichnet.
Angebote für den Markt
Linde hat für jede dieser Technologien wichtige Anlagenkomponenten in seinem Programm. Für das Post-Combustion-Verfahren wurde gemeinsam mit RWE und BASF in den letzten zwei Jahren eine Lösung erarbeitet, die seit Sommer 2009 in einer Pilotanlage am Braunkohlekraftwerk Niederaußem erprobt wird.
Die Studien für eine solche Anlage im industriellen Maßstab (1100 MW) zeigen, dass neue Dimensionen für den Anlagenbau der chemischen Industrie erreicht werden. Die Gasmenge von ca. 8 Mio. m3/h muss bei geringem Überdruck gereinigt werden. Allein die Gasleitungen erfordern immerhin Rohre bzw. Kanäle von ca. 8 m Durchmesser.
Für Kraftwerke nach dem Oxyfuel-Verfahren ist eine Sauerstoffanlage erforderlich. Sie ist energetisch optimiert, um den Wirkungsgradverlust im Vergleich zum konventionellen Kraftwerk gering zu halten. Während für die Pilotanlage in Schwarze Pumpe eine Standardsauerstoff-Anlage errichtet wurde, sind bei Großanlagen standortzugeschnittene Lösungen gefordert.
Auch für die CO2-Reinigung und Verflüssigung wurde inzwischen eine Pilotanlage von Linde mit einer Kapazität von 10 t/h CO2 geplant und gebaut. Für die nächste Entwicklungsphase ist ein Demonstrationsprojekt mit einem Durchsatz von rund 235 t/h CO2 vorgesehen.
Zur Zeit werden mehrere Pre-Combustion-Kraftwerke mit CO2-Abscheidung in Europa geplant. Linde hat dabei die Kompetenz für die Errichtung der Anlagenkomponenten Vergasung, Gasreinigung und CO2-Abtrennung sowie Sauerstofferzeugung.
Ausblick
CCS-Lösungen an Kohlekraftwerken werden in Zukunft unverzichtbar sein. Welche Technologie sich dabei durchsetzen wird, kann man erst nach Erprobung der um 2015 in Betrieb gegangenen 12 Demonstrationsanlagen in Europa sehen. Auch aus diesem Grunde soll ein breites Spektrum von Anlagentypen (bezüglich Kohleeinsatz, Abtrennverfahren, CO2-Transport, CO2-Speicherung) gefördert werden.
Bereits heute werden allein in Europa Mengen von ca. 4 Mio. t/Jahr an CO2 gewonnen, transportiert und vermarktet. Neben den bekannten Gasflaschentransporten wird CO2 in flüssiger Form auf der Straße und im Schiff transportiert. Der Pipelinetransport hat in den USA und in der Nordsee seine bisher stärkste Verbreitung.
Die Kraftwerke in der chemischen Industrie werden sich mittelfristig ebenfalls dieser Emissonsvermeidung stellen müssen.
Online-Info www.cav.de/1009412
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