Lokale und nachhaltige Stromproduktion mit superkritischem CO2
Mithilfe von sogenanntem superkritischen CO2 wollen Forscher die Abwärme von Industrie, Motoren und Gasturbinen zur nachhaltigen Stromerzeugung nutzen.
Lokale und nachhaltige Stromerzeugung durch superkritisches CO2 mit Hilfe bestimmter Turbinen.
Foto von Vincent Tantardini auf Unsplash
Zunächst sollte man die Frage klären, was „superkritisches CO2“ überhaupt ist, da ja angeblich „normales“ CO2 in den Augen mancher Menschen so gefährlich sein soll. Als superkritisches CO2 (sCO2) bezeichnet man den Zustand, in dem CO2 weder flüssig noch gasförmig ist. Diesen Zustand erreicht man bei 31 Grad Celsius und einem Druck von 74 bar. Bei diesen Verhältnissen, verbinden sich die Vorteile der Flüssigkeit und des Gases. In diesem Fall werden bestimmte Turbinen zur Stromerzeugung mit dem sCO2 betrieben. Diese Turbinen können einen höheren Wirkungsgrad aufweisen und sind sehr viel kleiner als klassische Gasturbinen bei gleicher Leistung.
Erste Forschungen mit sCO2-betriebenen Turbinen gab es bereits 2016 von General Electric in den USA. Der GE-Prototyp erreichte eine Leistung von 10 Megawatt. Eine fertige Anlage sollte 33 Megawatt erreichen.
Wird nun CO2 einem Druck von 74 bar ausgesetzt und auf 31 Grad erhitzt, verschwimmt die Grenze zwischen dem flüssigen und dem gasförmigen Bereich und man erhält die Substanz sCO2. Spezielle Turbinen, die wesentlich kleiner sind als Dampfturbinen, arbeiten dabei mit sCO2 besonders effektiv und könnten eventuell ein Revolution bei der nachhaltigen Stromerzeugung auslösen. Daran arbeitet ein Forscherteam der TU Dresden und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rosendorf (HZDR). Zusammen mit der Siemens AG und dem Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wollen die Forscher an dieser Technologie arbeiten und zur Serienreife bringen.
Um wirklich nachhaltig zu arbeiten, wird ausschließlich die Abwärme der Industrie, Motoren, Gasturbinen und Wärme aus Solarkraftwerken genutzt. Somit hat man den Effekt, dass das CO2 nicht in die Atmosphäre entweicht, sondern weiter verwertet wird. Bei der Stromerzeugung entweicht kein CO2 wie Uwe Grampe von der TU Dresden argumentiert:
Da sich das superkritische CO2 in einem geschlossenen Prozess befindet, wird kein CO2 freigesetzt.
Im konkreten Fall könnten Industrieunternehmen wie Stahlwerke oder Glashütten die Technologie vor Ort nutzen, da diese bei der Fertigung mit hohen Temperaturen arbeiten und ihre Abwärme auf ihrem Werksgelände in ein kleines Kraftwerk mit sCO2-Turbinen leiten und dort Strom herstellen könnten. Der mit sCO2-Turbinen hergestellte Strom ist um 25 Prozent billiger als der mit herkömmlichen Turbinen produzierte. Dr. Stefan Glos von Siemens Energy Global sagt:
Unsere numerischen Untersuchungen haben gezeigt, dass die Stromentstehungskosten mit sCO2 im Vergleich zur Produktion aus einen wasserstoffbetriebenen Kraftwerksprozess um bis zu 25 Prozent günstiger sein können.
Bei den Gas- und Stromkosten, die voraussichtlich auf die Stromzahler in Deutschland zukommen ein nicht zu unterschätzender Vorteil. Wir dürfen auch hier gespannt sein, was die Zukunft an nachhaltigen und interessanten Innovationen bringen mag.
Quellen:
https://www.ike.uni-stuttgart.de/forschung/Ueberkritisches-CO2/
https://tu-dresden.de/ing/forschung/bereichs-labs/sucoo-lab
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