Multifunktionale Energieversorgung in Städten. Kohlendioxidabscheidung und -speicherung, страница 7

Die Abscheidung von Kohlendioxid aus dem Energieumwandlungsprozess fossiler Brennstoffe und die anschließende Endlagerung von Kohlenstoff in einer Form, die es unmöglich machen soll, dass er wieder in die Atmosphäre entweicht, ist ein Forschungsgebiet, das vor allem von den Vereinigten Staaten in Folge ihrer Nicht-Ratifizierung des Kyoto-Protokolls verfolgt wird.

Es wird vor allem damit argumentiert, dass Sicherungsstrategien gegen die Auswirkungen des Klimawandels im Bereich des Energiesektors dessen Systemträgheit aufgrund der langen Lebensdauer der betroffenen Infrastruktur in Betracht ziehen müssen.

Selbst wenn kurz- und mittelfristig Technologien zur vollständigen nachhaltigen Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen zur Verfügung stehen würden, wäre ein signifikanter Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre die Folge (Riahi et al., 2004).

Ziel ist es, Verfahren zur primären (d.h. aus dem Brennstoff) und sekundären (d.h. aus dem Reaktionsprodukt) Abtrennung von Kohlenstoff und Kohlendioxid zu entwickeln und die abgetrennten Stoffe in der Folge einer Endlagerung (im Zeithorizont ähnlich der Endlagerung von radioaktiven Abfällen) zuzuführen.

Der Gesamtprozess besteht aus den drei Teilschritten Abscheidung, Transport und Endlagerung.

Б.2.1 CO₂-Abscheidung (CO₂-freies Kraftwerk)

Die Abscheidung von Kohlenstoff in Form von CO₂ erfolgt am besten bei großen stationären Quellen wie Kraftwerken oder Industrieanlagen, wo das Gas im Verarbeitungsprozess abgeschieden wird (UK POST, 2005).

A) Nachrüstung bestehender Kraftwerke

Es wird derzeit eine ganze Reihe von Abscheidungstechnologien entwickelt. Die am weitesten entwickelte wird in der Öl- und Gasindustrie seit fast einem Jahrhundert zur Abscheidung von CO₂ verwendet und wurde bereits bei einigen kleinen Kraftwerken zur Produktion von CO₂ zur Gewinnung von unkonventionellen Ölreserven (Enhanced Oil Recovery, EOR) oder für industrielle Zwecke eingesetzt. Konventionelle Anlagen dieses Typs nutzen Monoethanolamin (MEA) zur Abscheidung.

Diese Technologie könnte zur Nachrüstung bestehender Kraftwerke oder bei Neuanlagen eingesetzt werden und stellt eine klassische end-of-pipe-Lösung dar.

Mitsubishi Heavy Industries (MHI) und Kansai Electric Power Co.(KEPCO) haben diese Amin-Gasreinigungsanlage mit einem neuen Absorbent („KS-1“) weiterentwickelt. Der neue Prozess ist auch für Rauchgase mit niedrigen CO₂-Gehalten und mit Verunreinigungen wie SO_x und NO_x geeignet.

MHI und KEPCO haben bereits eine kommerzielle Absorptionsanlage in Malaysia errichtet und in Betrieb genommen. Diese hat eine Abscheideleistung von 210 tCO₂ pro Tag und entfernt das CO₂ aus dem Abgas einer Ammoniakanlage. Das abgeschiedene CO₂ wird in der Folge als Kohlenstoffquelle zur Steigerung der Kohlensäurediamidproduktion (Harnstoff, H₂N–CO–NH₂) benutzt.

Der Prozess ist in Summe endotherm und verbraucht etwa 780 kcal/tCO₂ (=0.907 kWh/tCO₂) zum Austreiben des Kohlendioxids und etwa 0.35 kg Absorbent pro Tonne CO₂.

KEPCO und MHI haben zwei Pilotanlagen, die für Forschungszwecke verwendet werden. Eine der Anlagen wird für die Forschung an der CO₂-Abscheidung aus den Rauchgasen von Kohlefeuerungen verwendet. Das Ziel ist die Entwicklung von Anlagen mit einer Abscheidekapazität von bis zu 6.000 tCO₂ pro Tag.

Dies entspricht beim Brennstoff Kohle einer kontinuierlichen Feuerungsleistung von etwa 600–650 MW. Das Abgas von Gaskraftwerken mit einer Brennstoffwärmeleistung von etwa 1.250 MW könnte damit ebenfalls von CO₂ gereinigt werden.