Projekt-Cluster
Braunkohletrocknung
Forschungsansatz
Seit 1985 konnten die Wirkungsgrade von Dampfkraftwerken relativ um 20 Prozent verbessert werden. Bei Dampfkraftwerken auf Basis von Steinkohle werden heute Wirkungsgrade von 46 Prozent erreicht. Sobald die in der Entwicklung befindliche Braunkohletrocknung mit Abwärme von rund 100 °C großtechnisch umgesetzt ist, sind diese Wirkungsgrade auch bei Dampfkraftwerken auf Basis von Braunkohle möglich. Im Vergleich zu vor 1985 gebauten Kohlekraftwerken emittieren neue, nach dem derzeitigen Stand der Technik realisierte Kohlekraftwerke mit Wirkungsgraden von 46 Prozent bezogen auf die erzeugte Strommenge circa 30 Prozent weniger CO2.
Forschungsziele
Bei der Verfeuerung feuchter Braunkohle mit einem Wassergehalt von mehr als 45 % in Kraftwerken eröffnet die Vortrocknung der Rohkohle die Möglichkeit, den Wirkungsgrad um bis zu 10 % zu erhöhen.
Derzeit befinden sich zwei Verfahren zur externen Kohletrocknung in der Entwicklung. Dies ist zum einen ein mechanisch-thermisches Entwässerungsverfahren, bei dem Rohkohle nach dem Aufheizen auf ca. 140 bis 200 °C mechanisch entwässert wird.
Das zweite Verfahren, die Dampfwirbelschichttrocknung, ist bereits weiter entwickelt. Hier wird die Rohkohle in einer stationären Wirbelschicht in einer Dampfatmosphäre fluidisiert und gleichzeitig beheizt. Das Verfahren kann sowohl atmosphärisch als auch unter Druck eingesetzt werden. Bei der atmosphärischen Variante kann der freigesetzte Wasserdampf prozessintern für die Trocknerbeheizung genutzt werden (WTA-Verfahren).
Derzeit wird eine vorkommerzielle Demonstrationsanlage in einem bestehenden Kraftwerk als letzter Schritt vor der kommerziellen Realisierung eines mit Trockenkohle gefeuerten Großkraftwerks errichtet.
Inwieweit die Verfahren zur Braunkohletrocknung geeignet sind, muss zunächst in Anlagen geeigneter Größe demonstriert werden. Darüber hinaus sind Fragen zum Verbrennungs- und Verschmutzungsverhalten der Trockenbraunkohle zu untersuchen.
Perspektiven
Mit modernen Kohle-Trocknungsverfahren, wie der Wirbelschichttrocknung mit integrierter Abwärmenutzung (DWT), der Druckaufgeladenen Dampf-Wirbelschicht-Trocknung (DDWT) oder der Mechanisch/Thermischen Entwässerung (MTE), lassen sich Wirkungsgradgewinne von 4 bis 5 Prozentpunkte erzielen. Sie liegen damit um 1 bis 2 Prozentpunkte über dem Potenzial, das durch die Erhöhung der Frischdampfparameter beim 700 °C-Kraftwerk erzielbar ist. Die nächsten Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Braunkohlekraftwerke sollten daher auf die Integration moderner Kohle-Trocknungsverfahren fokussiert bleiben und weiter mit Nachdruck verfolgt werden, zumal die Verfahren inzwischen hochentwickelt sind und bereits erfolgreich demonstriert werden.
