Multifunktionale Energieversorgung in Städten. Kohlendioxidabscheidung und -speicherung, страница 9

Das Prinzip des Graz-Cycle wurde 1985 von Prof. H. Jericha vom Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik der Technischen Universität Graz entwickelt. Es besteht im Wesentlichen aus der Kombination eines Hochtemperatur-Brayton-Kreisprozesses und eines Niedertemperatur-Rankine-Kreisprozesses. Jedes fossile Brenngas wird mit reinem Sauerstoff verbrannt, um nur CO₂ und H₂O als Verbrennungsprodukte zu erhalten. Die Kreisprozessmedien CO₂ und H₂O erlauben eine einfache CO₂-Separierung durch Kondensation. Weiters erlaubt die Sauerstoffverbrennung den Betrieb von Kreisprozessen mit einer höheren Effizienz als die heute kommerziell üblichen Kreisprozesse mit Luftverbrennung, was den zusätzlichen Aufwand für die Sauerstoffproduktion großteils kompensiert.

Die folgende Abbildung zeigt das Verfahrensschema des Graz-Cycle.

Abbildung 4 Verfahrensschema des Graz-Cycle

In Abbildung 4 ist das Prinzip eines Kraftwerks zur Stromproduktion dargestellt. Wenn Wärme ausgekoppelt werden soll, dann kann beispielsweise im Bypass zur Niederdruckturbine und dem Vakuumkondensator ein Heizkondensator eines Fernwärmenetzes geschalten werden.

Bei reiner Verstromung hat die Anlage (inklusive Energieaufwand für die Luftzerlegungsanlage) einen Verstromungsgrad im Nennpunkt von etwa 52 % bis 53 %. Wird Wärme ausgekoppelt, so fällt der Verstromungsgrad auf ca. 45 %, der Gesamtnutzungsgrad steigt aber auf etwa 84-85 %⁵.

Das Herzstück des Prozesses ist die Hochtemperaturturbine, von der es bis heute noch keine Versuchsanlage gibt. Derzeit wird vom US Department of Energy für einen ähnlichen Kreisprozess, der auch eine Hochtemperaturturbine für eine Brennkammer mit Sauerstoffbetrieb benötigt, ein Partner aus der Gasturbinenindustrie gesucht, der an der Entwicklung teilnimmt und die Hälfte der geschätzten 200 Mio. USD Entwicklungskosten übernimmt⁵. Aufgrund der beschränkten österreichischen Kapazität zur Einpressung von CO₂ in ausgebeutete Öl- und Gasfelder wird im Rahmen dieser Studie angenommen, dass die Anlage maximal zweimal in Österreich errichtet werden kann.

Б.3 Abnehmeranlagen

In der Kategorie Abnehmeranlagen wurden in der Bewertung der Teilnehmer des Brainstorming-Workshops ausschließlich Technologien der Kälte- und Klimatechnik dem „Stand der Wissenschaft“ zugeordnet.

Die Veränderung der Lage der Referenzpunkte im Portfolio, welche durch steigende Preise für Antriebswärme erzeugt werden, macht deutlich, dass die Wirtschaftlichkeit von Fernkälteanlagen kippen kann, wenn als Antriebswärme die Abwärme von Erdgas-KWK-Anlagen verwendet wird, weil dafür der Abgabepreis (Mischpreis) derzeit in der Größenordnung von 50 EUR/MWh bis 60 EUR/MWh liegt.

Die Verwendung von überschüssiger Abwärme aus Quellen, deren Betrieb nicht nur dem Wärmebedarf des angeschlossenen Fernwärmenetzes unterworfen ist (industrielle Abwärme, Wärme aus Müllverbrennungsanlagen), kann dagegen wesentlich billiger sein, speziell dann, wenn die Last im Netz kontinuierlich kleiner ist als das Wärmedargebot und die Wärme verworfen oder das Netz aktiv gekühlt werden müsste.

In diesem Fall würde bei Verwendung von Ab- und Adsorptionskälteanlagen die notwendige Kühlleistung durch die Rückkühlanlagen der Kältemaschinen zur Verfügung gestellt, die in der Abwärme enthaltene Exergie aber zur Erzeugung eines zusätzlich verkaufbaren Produkts verwendet.

Die Erhöhung des Kältepreises der Fernkälte AKM/KKM ist auf den Anteil der Kompressionskältemaschinen an der gesamten Kälteerzeugung dargestellt, der mit einem Drittel der gesamten Kälteerzeugung angenommen wurde. Bei DEC-Anlagen ist es der anteilige Stromverbrauch am Energieeinsatz, der zu dem dargestellten Anstieg führt.

Б.4Erneuerbare Energieträger - Bio-Pyrolyseöl