Aktuell / 25.02.2013

IGCC: Vergasungsprozesse verstehen

Der Vergaser im IGCC-Kraftwerk ist bisher noch nahezu eine Black Box für die Kraftwerkforschung. Das Verbundprojekt "HotVeGas" schlüsselt mit Messungen, Experimenten und Simulationen die Prozesse auf. Das Ziel ist eine Optimierung des Vergasers. In Kopplung mit anderen Prozessen, wie der Herstellung von Wasserstoff, ergeben sich Synergieeffekte.

Der Aufbau des Hochdruck- und Hochtemperatur-Flugstromreaktors.
Der schematische Aufbau des Hochdruck- und Hochtemperatur-Flugstromreaktors im Forschungsprojekt „HotVeGas“. Bild: Technische Universität München

Die Reaktionskinetik im Vergaser ist ein Schwerpunkt des Projektes „Hochtemperaturvergasung und Gasreinigung“, kurz HotVeGas. Bei der Vergasung laufen die Prozesse mindestens um den Faktor 20 langsamer ab, als bei der Verbrennung. Doch wie schnell die Reaktionen tatsächlich ablaufen und wie sich unterschiedliche Brennstoffe verhalten, ist bisher kaum bekannt. Mit optischen Messungen und Experimenten entwickeln die Forscher Simulationen, welche die Prozesse im Vergaser sichtbar machen.

 

Im Fokus der Untersuchung steht die Umsetzung des Brennstoffes im Vergaser. Dieser Prozess entscheidet maßgeblich über die Effizienz der Anlage.

 

Ziel des Projektes ist, den beteiligten Herstellern Simulationsmodelle zur Verfügung zu stellen, die ihnen ein tieferes Verständnis der Prozesse im Vergaser ermöglichen. Mit diesem Wissen können sie dann ihre Produkte optimieren.

Flugstromvergaser ist kompakt

Der Fokus der Forschung liegt auf dem Flugstromvergaser als einem Typ der möglichen Vergaser. "Bei der Kohlevergasung in großen Anlagen ist diese Technologie derzeit am wirtschaftlichsten", erläutert Prof. Dr. Hartmut Spliethoff, Lehrstuhl für Energiesysteme an der Technischen Universität München. Auch für ein Kraftwerk mit 500 MW-Leistung seien die Flugstromvergaser sehr kompakt.

Kombination von Prozessen steigert Effizienz

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Grundlagen für die langfristige Entwicklung hocheffizienter Hochtemperaturvergasungsprozesse mit integrierter Heißgasreinigung und optionaler CO2-Abscheidung für IGCC-Kraftwerke zu legen. Insbesondere untersuchen die Forscher dabei Prozesse zur Herstellung synthetischer Energieträger wie Wasserstoff, Methan, Methanol oder anderer flüssiger Kraftstoffe.

 

Denn es ergeben sich Synergieeffekte bei der Kopplung verschiedener Prozesse. Ein Beispiel ist die Produktion von Wasserstoff als Basis für Treibstoffe. "Es ergeben sich deutlich höhere Wirkungsgrade im kombinierten Prozess", berichtet Spliethoff. So kann der Sauerstoff der Elektrolyse wiederverwendet werden und CO aus dem Vergaser komplett zur Methanisierung genutzt werden.

 

Der Forschungsverbund wird vom Bundeswirtschaftsministerium innerhalb von COORETEC gefördert.

Aktuell geförderte Projekte:

Versuchsanlage an der TUM

Bild: Technische Universität München

So sieht die Versuchsanlage des Hochdruck- und Hochtemperatur-Flugstromreaktors mit Abkühl- und Kondensationsstrecke im Pilotmaßstab aus.