›CO2-Capture‹ im Test

Kohle E.on testet sieben Verfahren zur CO2-Abscheidung auf ihre Praxistauglichkeit. Im Fokus steht die Verbesserung der Effizienz.

09. September 2008

E.on beabsichtigt die spezifischen CO2-Emissionen der Stromerzeugung bis 2030 gegenüber 1990 um 50 % zu reduzieren, einerseits durch die Erneuerung von Kraftwerken, andererseits durch die Veränderung des Erzeugungsmixes. Ein Baustein dieser Strategie ist die Carbon-Capture-&-Storage(CCS)- Technologie, um die CO2-Emissionen der Kohlekraftwerke zu reduzieren. »Wir arbeiten mit Hochdruck daran, CCS bis 2020 verfügbar zu machen«, betont E.on-Chef Dr. Wulf H. Bernotat.

Die Entwicklung der Clean-Coal-Technologien sei »angesichts der weltweit enormen Zahl von über 2.000 Kohlekraftwerken und der gewaltigen Kohlereserven eine der größten Herausforderungen für die Branche – vielleicht sogar die größte. Wenn uns das nicht gelingt, wird Kohle aus klimapolitischen Gründen keine gesellschaftspolitische Akzeptanz finden«, beschreibt Bernotat die Bedeutung.

In insgesamt sieben Pilotprojekten wird der Energiekonzern unterschiedliche CO2-Abscheide-Technologien testen, allesamt sogenannte Post-Combustion-Capture-Verfahren. Man habe sich hier nicht festgelegt, es gebe aber gute Gründe, sich auf Post-Combustion zu konzentrieren, erläutert Dr. Markus Ewert, Vice President New Technologies.

Nachrüstung vorbereiten

»Derzeit bauen wir mehrere neue Kohlekraftwerke, die wir als Capture Ready bezeichnen. Wir bereiten uns damit auf die spätere Nachrüstung einer CO2-Abtrennung vor. Die Umrüstung dieser Anlagen in CO2-arme Kraftwerke ist aus unserer Sicht nur mit Post-Combustion sinnvoll realisierbar«, beschreibt Ewert die Situation.

Die Eon-Experten haben bei diesen Verfahren ein erhebliches Verbesserungspotenzial identifiziert, wie Ewert erläutert: »Wir erwarten mit einer optimierten zweiten Generation von Lösungsmitteln und verbesserten Prozessen den Energiebedarf zu reduzieren und ähnliche Abtrennkosten, wie bei den anderen Verfahren erreichen zu können.« Auch gegenüber alternativen CCS-Prozessen zeigt man sich offen und engagiert sich etwa bei Pre-Combustion Capture (IGCC) oder der Oxyfuel-Technologie in diversen Forschungsprojekten sowie Versuchs- und Pilotanlagen. Generell stehen jedoch praktische Vorgaben im Vordergrund: »In den nächsten Jahren brauchen wir primär eine effiziente und kostengünstige Technik, die zur Nachrüstung der weltweit in diesem Jahrzehnt gebauten hocheffizienten Kohlekraftwerke geeignet ist und im Idealfall auch die beste Technologie darstellt«, sagt Ewert.

Bei den ausgewählten Pilotanlagen zählten für E.on verschiedene Kriterien, wie Dr. Helmut Rode erläutert. »Die Verfahren müssen zum einen soweit entwickelt sein, dass sie jetzt an einem Kraftwerksstandort einsetzbar sind und bis 2020 zur kommerziellen Größe entwickelt werden können. Sie sollten das Potenzial haben, den Energieaufwand für die Abtrennung deutlich zu reduzieren, das Lösungsmittel sollte umweltverträglich und möglichst langzeitstabil im alltäglich Betrieb sein, um die laufenden Kosten im Rahmen zu halten.«

Bei den Pilotprojekten geht es E.on, neben dem Sammeln praktischer Erfahrungen unter realen Bedingungen, auch darum, einen Wettbewerb unter den Herstellern anzustoßen. Rode erwartet, dass es bei der CO2-Abtrennung zu einer kontinuierlichen Weiterentwicklung kommen wird, analog der zurückliegenden Entwicklung bei den Entschwefelungsverfahren.

Ganz neue Kostenstrukturen

Dennoch gibt er zu bedenken, dass der Aufwand in finanzieller und technischer Hinsicht nicht vergleichbar ist. »CO2 ist das Hauptreaktionsprodukt bei der Energieumwandlung mit entsprechend großen Massenströmen.

Die CO2-Wäsche wird die Kostenstruktur des Kraftwerks grundsätzlich ändern.« Andererseits seien auch ganz neue Chancen vorhanden, wie die Möglichkeit, aus dem Prozess kurzfristig relativ große Mengen Regelenergie bereitstellen zu können.

Die in den Pilotanlagen umgesetzten Verfahren basieren auf einer chemischen Wäsche mit Aminen. Als saures Gas reagiert CO2 gut mit alkalischen Lösungsmitteln. »Neben Aminen testen wir auch Ammoniak, das ebenfalls eine ausreichend hohe Alkalität aufweist. Aber auch in der Klasse der Aminwäschen gibt es durchaus große Unterschiede in den Eigenschaften «, beschreibt E.on-Energie-Mitarbeiter Rode die Ausgangslage für die Projekte. Als besondere Herausforderungen sieht er die Reduktion des Energieaufwandes und eine hohe Stabilität der Lösungsmittel beim Einsatz im Kohlekraftwerk.

Hier fordert der Kraftwerksexperte, dass die betriebliche Flexibilität der Kraftwerke durch die CO2-Abtrennung nicht eingeschränkt werden dürfe, insbesondere die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Eine wichtige zu klärende Frage sei auch die notwendige Skalierung, schließlich produziere ein moderner 1.000-MWSteinkohleblock etwas mehr als 3 Mio. m³ Rauchgas pro Stunde. »Es fehlen derzeit noch die Erfahrungen«, gibt Rode zu. Bei der Auswahl des Verfahrens werden letztendlich die Wirtschaftlichkeit und damit die CO2-Vermeidungskosten den Ausschlag geben. Als maßgebliche Faktoren gelten hier der Energieaufwand der Prozesse und die Kosten für das Lösungsmittel. »Der derzeitige Brennstoffmehraufwand von über 30 Prozent ist zu hoch. Das müssen wir reduzieren«, fordert Rode.

E.on will bis Anfang 2010 den Testbetrieb aller sieben Verfahren starten. Ab 2014 ist der Betrieb der nächstgrößeren Anlagen geplant. »Dazwischen fällt die Entscheidung«, erläutert Rode den Zeithorizont. Er sieht das Ganze als »kontinuierlichen Entwicklungsprozess«, wobei die größten Verbesserungen in der Anfangsphase zu erwarten seien.

Der Energiekonzern investiert für die erste Entwicklungsphase rund 100 Mio. €. »Für die kommenden Schritte rechnen wir mit noch deutlich höherem Aufwand «, sagt Experte Ewert. (mn)

Erschienen in Ausgabe: 09/2008