Analyse der Entwicklungsstufen des Carbonate Looping Prozesses zur CO2-Abscheidung

Die Abtrennung von CO2 aus Abgasen fossilgefeuerter Kraftwerke und die anschließende geologische Speicherung oder stoffliche Verwertung kann einen wichtigen Beitrag zur Minderung energiebedingter CO2-Emissionen leisten. Gerade die Post-Combustion-CCS-Technologie Carbonate Looping bietet diesbezüglich ein sehr großes Potential. Neben einer sehr effektiven und effizienten CO2-Abscheidung kann Wärme der Stoffströme des Carbonate Looping Prozesses zur Dampf- und zur Stromerzeugung genutzt werden.

Insbesondere Ergebnisse, die in experimentellen Carbonate Looping Untersuchungen mit kontinuierlicher CO2-Abscheidung in einer 1 MWth-Versuchsanlage an der Technischen Universität Darmstadt erzielt wurden, bilden die Grundlage für die Weiterentwicklung dieses CCS-Verfahrens. Die Planung und Realisierung einer Pilotanlage, in der neben der CO2-Abtrennung aus einem Teilstrom des Abgases eines Kohlekraftwerks die wärmetechnische Verschaltung zwischen Carbonate Looping Anlage und dem vorgeschalteten Kraftwerk erfolgt, stellt die nächste Entwicklungsstufe der Carbonate Looping Technologie dar. Unter Berücksichtigung der Parameter Betriebsvariabilität und Betriebsflexibilität wird die Pilotanlage zunächst zu Lasten einer energetischen Optimierung auslegt. Durch stoffliche und energetische Bilanzierungen werden für verschiedene Lastfälle die Auswirkungen zahlreicher Einflussfaktoren auf den Carbonate Looping Prozess sowie auf die Stromerzeugung im vorgeschalteten Kraftwerk untersucht. Über die Erarbeitung von Optimierungsmöglichkeiten für die Pilotanlage werden Optimierungsvarianten vorgeschlagen und deren Einfluss auf die Prozesse in der Carbonate Looping Pilotanlage und im vorgeschalteten Kraftwerk analysiert. Um die Auswirkung der CO2-Abtrennung durch Carbonate Looping auf die Effizienz des vorgeschalteten Kraftwerks abschließend beurteilen zu können, erfolgt im nächsten Schritt auf Basis ausgewählter Optimierungsvarianten die Untersuchung der CO2-Abscheidung aus dem kompletten Abgasstrom zweier unterschiedlicher Kohlekraftwerke.

Eine innovative Anwendung der Carbonate Looping Technologie stellt die CO2-Abtrennung aus den Abgasen von Abfallverbrennungsanlagen dar. Neben der Minderung von CO2-Emissionen bei der Müllverbrennung kann Carbonate Looping dazu beitragen, die Effizienz der Stromerzeugung aus Müll zu verbessern. Dieses Potential wird für unterschiedliche Brennstoffe im Calciner und verschiedene wärmetechnische Schaltungen untersucht.