Ein optimierter Verbrennungsprozess soll die Effizienz zukünftiger Oxyfuel-Kraftwerke steigern und somit die Umwelt entlasten.
Auf Grund des steigenden Energiebedarfs und der heute bekannten Reserven wird die Stromerzeugung aus Kohle auch in Zukunft eine entscheidende Rolle in der Stromversorgung spielen. Eine höhere Energiewandlungseffizienz von Kohlekraftwerken ist ein wesentlicher erster Schritt für niedrigere Kohlendioxidemissionen. Für weitergehende Reduktionsziele werden derzeit verschiedene Technologien zur Abscheidung des Kohlendioxids aus dem Kraftwerksprozess und seiner klimaneutralen Speicherung in geeigneten geologischen Lagern entwickelt.
rechts: Catia-Modell der Versuchsanlage (Quelle: Technische Universität München, Lehrstuhl für Energiesysteme)
Der Oxyfuel-Prozess bietet sich neben Post-combustion- und Pre-combustion-Verfahren als eine der drei meistversprechenden Carbon-Capture-Technologien an. Anders als in konventionellen Kohlekraftwerken wird der Brennstoff im Oxyfuel-Prozess nicht mit Luft umgesetzt, sondern mit einem Gemisch aus reinem Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas. Nach dem Auskondensieren des Wasserdampfes bleibt ein Rauchgas, das im Wesentlichen aus Kohlendioxid besteht und sich zur Sequestrierung eignet.
In einer 300-kW-Versuchsbrennkammer wurde experimentell und mittels CFD (Computational Fluid Dynamics)-Simulation ein neues Konzept eines oxyfuel-gefeuerten Dampferzeugers untersucht. Hier kam eine kohlebefeuerte Mehrbrenneranordnung zum Einsatz. Die einzelnen Brenner werden nun mit unterschiedlichen Stöchiometrien betrieben; somit wird die Wärmefreisetzung in der Brennkammer bei minimalen Rauchgas- bzw. CO2-Rezirkulationsraten gesteuert. Dadurch können die geänderten Wärmeübertragungseigenschaften auf Grund der geänderten Gaszusammensetzung im Oxyfuel-Prozess für die Auslegung einer effizienteren Oxyfuel-Dampferzeugergeneration optimal genutzt werden.
