Sauberere Kohleenergie durch kombinierte Technologien
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ECO-SCRUB wurde – ausgehend von einer technischen Perspektive – untersucht, ob Methoden zur Nachrüstung bestehender Kohlekraftwerke mit CO2-Abscheidungstechnologie Effizienz hinsichtlich Umwelt und Wirtschaft ermöglichen könnten. Die CO2-Abscheidung und -Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) umfasst die Abscheidung erzeugten Kohlenstoffdioxids (CO2) von Kraftwerken und den Transport an einen Speicherstandort, an dem dieses nicht in die Atmosphäre gelangt. „Für Kohlekraftwerke gibt es zwei mögliche Schlüsselverfahren; Sauerstoffanreicherung und Post-Combustion-CO2-Wäsche“, erklärt ECO-SCRUB-Projektkoordinator Dorian Matts von RWE Npower im UK. CO2 kann beispielsweise unter Verwendung regenerierbarer Lösungsmittel nach dem Verbrennungsvorgang aus dem Rauchgas entfernt werden; das am häufigsten für die CO2-Abscheidung verwendete Lösungsmittel ist Monoethanolamin (MEA), ein Amin-Lösungsmittel. Kraftwerke können überdies neue Prozeduren zur Steigerung der Effizienz umsetzen. Diese Optionen zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Kohlekraftwerken stellen erhebliche Probleme in Bezug auf die Kosten und die Technik dar. „Die verfügbaren Technologien für eine erhebliche Reduzierung oder Beseitigung des Kohlenstoffdioxids in Rauchgas sind kostspielig, umweltbelastend und weisen beträchtliche Energieanforderungen auf, die sich ebenfalls signifikant auf die Marktstellung der Kohlekraftwerke auswirken“, erklärt Matts. Harmonische Lösung Um dies zu adressieren, wurde im Zuge des ECO-SCRUB-Projekts darauf abgezielt, zu bestimmen, ob es technisch machbar sei, Bestandteile beider Verfahren miteinander zu kombinieren, damit ein effizienter und nachhaltigerer Betrieb erreicht werden kann. Das Projektteam fing mit einer Bewertung der Auswirkungen einer Erhöhung des Sauerstoffgehalts bei der Luftzufuhr und der Anwendung eines CO2-Wäsche-Verfahrens der aktuellen Generation auf die Kohleverbrennung an. Darüber hinaus wurde die Rauchgasrezirkulation untersucht, da dies zu einer Reduzierung der Korrosion und SO2-Emissionen beitragen kann. „Wir konnten demonstrieren, dass das Konzept glaubwürdig ist und Vorteile in Bezug auf die Nachrüstung bestehender Kohlekraftwerke bietet“, sagt Matts. „Wir waren in der Lage, zu bestimmen, was die wahrscheinlichen Auslegungsbedingungen wären – die zu injizierende Sauerstoffmenge und die betreffende Stelle; welche bestehende Amin-Lösung ausgewählt werden sollte; die Menge der Rauchgasrezirkulation – um höhere NOx-Emissionen oder erhöhte Korrosionsraten beim Kraftwerk zu vermeiden.“ Das ECO-SCRUB-Projekt adressierte überdies Themen, die für die konventionelle Abscheidung von Relevanz sind. Die Ergebnisse könnten weiter gefasst auf die Konstruktion neuer Werke und auf die fortlaufende Forschung im Bereich der Kohlenstoffabscheidung angewandt werden. „Falls die bestehenden Kohlekraftwerke wirtschaftlich solange überdauern können, bis die restliche Infrastruktur für die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung umgesetzt worden ist, dann scheint dies eine interessante und glaubwürdige Nachrüstungsoption zu sein“, sagt Matts. „Europäische Hersteller könnten diese Technologie beispielsweise weltweit für die Nachrüstung bestehender Kohlekraftanlagen weiterentwickeln. Dies wiederum könnte anderen Ländern wie Indien und China dabei helfen, ihren Verpflichtungen des Pariser Abkommens nachzukommen.“ Fortschritte erzielen Die Technologie könnte Kraftwerke, die fossile Brennstoffe nutzen, dabei unterstützen, sich auf immer schwererem Terrain zu behaupten. Das EU-Emissionshandelssystem (EU Emissions Trading System, EU ETS) und andere Mechanismen für die Kohlenstoffpreisbildung haben sich erheblich auf die relative Wettbewerbsfähigkeit im Bereich der kohleerzeugten Energie ausgewirkt. „Die Anforderung für die Adressierung von Schadstoffen durch sauren Regen (NOx und SOx) hat außerdem zu wesentlichen Investitionen in die Rauchgasreinigungstechnologie von Kohlekraftwerken geführt“, meint Matts weiter. Fortschritte, das Erreichen ökonomischer Effizienz, sind daher für diesen Sektor ebenso wie regulatorische Unterstützung von entscheidender Bedeutung. „In Kombination mit der Entwicklung und Implementierung der Transport- und Speicherbestandteile des CCS-Ansatzes sind jetzt klare und stabile umweltpolitische Maßnahmen erforderlich, um Investitionen in die CO2-Abscheidung zu ermöglichen“, sagt Matts.
Schlüsselbegriffe
ECO-SCRUB, CO2-Abscheidung, Kohle, Energiekraftwerke, Emissionen, ETS, CCS
