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15.03.2017

Ein großer Schritt Richtung Marktreife

Reduktion von CO2: Projekt zum Carbonate-Looping an der TU abgeschlossen

Das Institut Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt hat in einem kürzlich abgeschlossenen Projekt „SCARLET“ Voraussetzungen für den industriellen Einsatz des Carbonate-Looping-Verfahrens entwickelt. Damit können mehr als 90 Prozent des bei der Verbrennung fossiler Energieträger entstehenden Kohlendioxids abgefangen werden – und bestehende Anlagen lassen sich damit nachrüsten.

Jochen Hilz, Dr.-Ing. Jochen Ströhle, Prof. Dr.-Ing. Bernd Epple (von links) in derCO2-Versuchshalle, in der sich die 1 MW-Versuchsanlage befindet. Bild: Katrin Binner
Jochen Hilz, Dr.-Ing. Jochen Ströhle, Prof. Dr.-Ing. Bernd Epple (von links) in der CO2-Versuchshalle, in der sich die 1 MW-Versuchsanlage befindet. Bild: Katrin Binner

Wenn Professor Bernd Epple vom Institut für Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt in diesen Tagen das Abschluss-Symposium zum europaweiten Projekt SCARLET eröffnen wird, werden einige Meilensteine erreicht sein. Der Maschinenbauingenieur und seine zehn in- und ausländischen Projektpartner haben in den vergangenen drei Jahren Voraussetzungen für den industriellen Einsatz des Carbonate-Looping-Verfahrens entwickelt. Mit diesem Verfahren können über 90 Prozent des bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern anfallenden CO2 abgefangen werden. Wenn bestehende Kraftwerks-und Industrieanlagen damit nachgerüstet werden, könnten sie sehr viel umweltfreundlicher betrieben werden.

Professor Epple und sein Team haben mit Hilfe von Messungen aus einer 1 Megawatt (MW)-Versuchsanlage Skalierungswerkzeuge für industrielle Anlagen entwickelt und damit Modellrechnungen und Computersimulationen gemacht. Sie haben gezeigt, dass das Verfahren kostengünstiger und energieeffizienter ist als herkömmliche Verfahren. Für das Kohlekraftwerk Émile Huchet im französischen Saint-Avold legten sie die Planung einer kompletten Pilotanlage mit einer Leistung von 20 MW vor.

„Wenn die Finanzierung geklärt wäre, könnte diese Anlage als erstes industrielles Pilotprojekt an den Start gehen“, sagt Dr. Jochen Ströhle, Akademischer Rat am Institut für Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt und Koordinator des SCARLET-Projektes. „Alle Pläne, einschließlich eines Kostenplans und einer Risikoabschätzung, liegen auf dem Tisch.“ Das Akronym SCARLET steht für „Scale up of Calcium Carbonate Looping Technology for Efficient CO2 Capture from Power and Industrial Plants”. Die Europäische Union hat das Projekt mit fünf Millionen Euro unterstützt, das Gesamtbudget lag bei mehr als sieben Millionen Euro.

Wie funktioniert das Carbonate-Looping-Verfahren?

Schematische Darstellung des Carbonate-Looping-Verfahrens. Abbildung: Prof. Bernd Epple / Grafik: Ulrike Albrecht
Carbonate-Looping-Verfahren. Abbildung: Prof. Bernd Epple / Grafik: Ulrike Albrecht

Das Carbonate-Looping-Verfahren besteht aus zwei chemischen Reaktionen, die kontinuierlich in zwei miteinander verbundenen Wirbelkammern ablaufen. In der ersten Wirbelkammer, dem Absorber, reagiert ein Pulver aus gebranntem Kalk, dem sogenannten Kalziumoxid (CaO), mit dem CO2 im Abgasstrom des Kraftwerks zu Kalziumkarbonat (CaCO3). Das Kalziumkarbonat gelangt dann in den zweiten Wirbelreaktor, den Regenerator. Dort wird das im Kalziumkarbonat gebundene CO2 durch hohe Temperaturen ausgetrieben, so dass wieder gebrannter Kalk und gasförmiges CO2 entstehen. Das freiwerdende CO2 kann weiter verwendet oder gelagert werden. Der gebrannte Kalk wird wieder an die erste Wirbelkammer zurückgegeben. Nach mehreren Dutzend Zyklen muss das Material ausgetauscht werden. Allerdings kann der abgenutzte Kalk für die Zementherstellung genutzt werden. Er ist also kein Abfallprodukt, sondern ein Wertstoff.

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