Elektrizität: Schlüssel zu einem nachhaltigen und klimaverträglichen ...

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(1) Beim Post-Combustion-Verfahren wird das CO2 nach der Verbrennung der Kohle aus dem Rauchgas
abgeschieden (meist chemische Absorption). Das Verfahren benutzt industriell erprobte Techniken, hat aber
den Nachteil großer Volumenströme (führt zu großen Anlagen) und eines hohen Energieverbrauchs für die
Regenerierung des Lösungsmittels. Deshalb Wirkungsgradverlust von 10 – 14 Prozentpunkten (davon ca.
3.5 Prozentpunkte für die Kompression des CO2). Umgekehrt eignet es sich, da es nur geringfügig in den
Kraftwerksprozess eingreift, am ehesten für eine Nachrüstung („Retrofit“).
(2) Beim Oxyfuel-Verfahren wird die Kohle nicht mit Luft, sondern mit reinem Sauerstoff verbrannt, was zu
deutlich reduzierten Rauchgasmengen führt. Das Rauchgas besteht nach der Reinigung im Wesentlichen
aus einem Kohlendioxid/Wasserdampf-Gemisch, aus dem der Wasserdampf anschließend auskondensiert
werden kann. Da die Gewinnung von reinem Sauerstoff (durch Luftzerlegung) viel Energie benötigt, beträgt
der Wirkungsgradverlust auch hier ca. 11.5 Prozentpunkte (davon wieder ca. 3.5 Prozentpunkte für die
Kompression).
(3) Beim Pre-Combustion-Verfahren wird die Kohle zunächst in ein Synthesegas aus CO und H2 umgewandelt,
anschließend das CO mit Wasserdampf als Oxidationsmittel zu CO2 und H2 zerlegt (exotherme CO-Shift-
Reaktion). Nach Abtrennung des CO2 (chemische oder physikalische Absorption) kann das wasserstoffreiche
Brenngas in einem Gas- und Dampf(GuD)-Prozess weitgehend emissionsfrei zur Stromerzeugung
verwendet werden (Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)-Kraftwerk). Von Vorteil sind bei diesem
Verfahren der hohe Gasdruck nach der CO-Shift (ermöglicht wirtschaftlichen Einsatz physikalischer
Absorptionsmittel) und die geringen Volumenströme. Nachteilig wirkt sich die erhöhte Komplexität des
Systems aus. Insgesamt zeichnet sich dieses Verfahren durch die niedrigsten Wirkungsgradeinbußen
(insgesamt 8 – 10 Prozentpunkte, davon 3 für die Kompression) aus und erreicht mit einem Gesamtwirkungsgrad
von 42% fast das Wirkungsgradniveau heutiger Kohlekraftwerke.
Abb. 4 : CO2-Abscheidung:
Verfahrensvergleich hinsichtlich Wirkungsgrad, Investitionskosten und Stromerzeugungskosten [20]
Abbildung 4 fasst diese Ergebnisse in einem Vergleich der drei CO2-Abscheidungsverfahren sowie von drei
Kraftwerkstypen ohne CO2-Abtrennung hinsichtlich ihres Wirkungsgrades, ihrer spezifischen Investitionskosten
und ihrer Stromerzeugungskosten zusammen (der Kostenaspekt wird anschließend in Abschnitt 1.3-c
nochmals behandelt). Beim Wirkungsgrad erkennt man die bereits erwähnte Überlegenheit der Gas
befeuerten IGCC-Kraftwerke (52% ohne und 42% mit CO2-Abtrennung) und den niedrigen Wert (28%) bei
der auf konventioneller Technik beruhenden CO2-Abtrennung nach dem Post-Combustion Verfahren. Auf