BMWK-Projekt: OxyGreenCO₂

BMWK-Projekt: OxyGreenCO₂ – Bereitstellung von erneuerbarem CO₂ aus biogenen Festbrennstoffen mittels Oxyfuel-Verbrennung

Das BMWK-Projekt demonstriert die Oxyfuel-Wirbelschichtverbrennung biogener Festbrennstoffe unter Verwendung des bei der Elektrolyse anfallenden Sauerstoffs. So kann „grünes“ CO₂ per Partialkondensation des Rauchgases für die stoffliche Nutzung bereitgestellt werden.

Förderkennzeichen: 03El5480A

Laufzeit: Oktober 2024 – September 2027

Zur Dekarbonisierung des Wärme- und Transportsektors werden Power-to-X-Anwendungen zur Kopplung mit dem Stromsektor diskutiert. Neben Wasserstoff, welcher aus der Wasserelektrolyse bereitgestellt werden kann, ist auch CO₂ als Kohlenstoffträger für die Synthesen erneuerbarer Gase und Treibstoffe notwendig. CO₂ wird auch für die Düngung im kommerziellen Gemüseanbau benötigt. Bei der Oxyfuel-Verbrennung biogener Festbrennstoffe entsteht ein Wasser-CO₂-Gemisch, aus welchem das CO₂ durch Partialkondensation leicht abgetrennt wird. Das entstehende „grüne“ CO₂ kann das bisher vorrangig genutzte „fossile“ CO₂ in Synthesen ersetzen. Die Abwärme und Kondensationswärme der Anlage kann außerdem zur Beheizung von Gewächshäusern genutzt werden. Der für die Oxyfuel-Verbrennung notwendige Sauerstoff fällt bei der Wasserelektrolyse als Nebenprodukt an. Das System bietet gute Voraussetzungen für einen vollintegrierten Bioenergiestandort, an welchem neben Strom und Wärme auch Wasserstoff und „grünes“ CO₂ produziert werden.

 

 

Am Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik soll eine 100 kW-Wirbelschichtfeuerung auf den Oxyfuel-Betrieb umgerüstet und ein Partialkondensator zur Abtrennung des CO₂ in die Laboranlage integriert werden. Bei der Oxyfuel-Verbrennung stellen hohe Verbrennungstemperaturen die Hauptherausforderung dar. Zur Kühlung wird ein System zur Rezirkulation des wässrigen Kondensats in die Wirbelschicht entwickelt. Die Wärmefreisetzung soll für biogene Festbrennstoffe mit unterschiedlichen Wassergehalten experimentell untersucht werden.

Der Projektpartner Steinmüller Engineering GmbH wird eine Oxyfuel-Wirbelschichtfeuerung im industriellen Maßstab mit Fokus auf den veränderten Wärmeübergang dimensionieren, um so Anpassungen des Kesseldesigns bei Verbrennung mit reinem Sauerstoff aufzuzeigen.

Die Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und des Zusammenspiels von CO₂– und Wärmebedarf des Gewächshauses mit strompreisabhängiger Bereitstellung von Sauerstoff aus der Elektrolyse soll mithilfe eines agentenbasiertes Anlagenmodell erfolgen.

Das Projekt demonstriert somit einen Weg zur Systemintegration von Bioenergie mit „grünem“ CO₂ zur stofflichen Nutzung für synthetische Kraftstoffe und andere Anwendungen.

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