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Institut Energiesysteme und Energietechnik
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Cooretec – FABIENE

FABIENE – Flexible Bereitstellung von Strom und Kraftstoffen aus Braunkohle basierend auf der Wirbelschichtvergasung

Projektpartner: ThyssenKrupp, RWE

Aufgrund der volatilen Energiebereitstellung aus regenerativen Quellen (Solar, Wind) werden im steigenden Maße konventionelle Kraftwerke benötigt, um Lastschwankungen auszugleichen und die Netzfrequenz zu stützen. Dies hat zur Folge, dass fossil befeuerte Kraftwerke (z.B. Braunkohlekraftwerke), die ursprünglich nahezu durchgängig bei Volllast betrieben wurden, jetzt im Lastfolgebetrieb operieren. Die geringere Auslastung führt unweigerlich zu erhöhten spezifischen Betriebskosten und wirkt sich negativ auf die Stromgestehungskosten und die Rentabilität der Kraftwerke aus.

FABIENE Schema

Die Kombination von energetischer und stofflicher Nutzung (Polygeneration) erlaubt die Auslastung von Teilen eines Kraftwerks beträchtlich zu erhöhen. Ein kombinierter Gas- und Dampfturbinenprozess mit integrierter Vergasung (engl. IGCC) eignet sich in besonderem Maße, da durch die Vergasung fester Brennstoffe ein energetisch hochwertiges Synthesegas erzeugt werden kann. Dieses kann, bei erhöhtem Strombedarf, durch Verbrennung in einer Gasturbine mit anschließender Abhitzenutzung zur Dampferzeugung sehr effizient in elektrische Energie umgewandelt werden. Alternativ kann bei steigendem Stromangebot das Synthesegas mittels katalytischer Synthese in flüssige oder gasförmige Stoffe umgewandelt werden.

Das COORETEC-Verbundvorhaben „FABIENE“ beinhaltet die Entwicklung eines Anlagenkonzepts zur flexiblen Herstellung von Strom und chemischen Grundstoffen (z. B. Fischer-Tropsch-Kraftstoffen, Methan, Methanol) aus Braunkohle. Dabei wird die gesamte Prozesskette vom Rohstoff (Braunkohle) bis zum Produkt (Strom und Grundstoffe) betrachtet. Die Prozesskette beinhaltet die Vergasung der Braunkohle, die Aufbereitung des Rohgases zur Bereitstellung der erforderlichen Synthesegasqualität und die Umwandlung des Synthesegases zum Einen in Strom mittels eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenprozesses (GuD) und zum Anderen in verschiedene Produkte mittels Katalyse.

Zentraler Bestandteil des Vorhabens ist die Erprobung des gesamten Prozesses im Pilotmaßstab unter realistischen Bedingungen. Hierzu wird eine bestehende Wirbelschicht-Versuchsanlage zur Vergasung fester Brennstoffe mit einer thermischen Leistung von 0,5 MW th um eine Gasaufbereitungsanlage erweitert, so dass ein reales Synthesegas erzeugt werden kann. Anschließend erfolgt die Umwandlung des Produktgases in einem Katalysatorteststand. Zahlreiche Versuchsreihen, insbesondere zu dynamischen Umschaltvorgängen zwischen energetischer und stofflicher Nutzung, erlaube eine ganzheitliche Bewertung des Anlagenkonzepts.

Mit den Erfahrungen aus der Pilotanlage und den Ergebnissen aus fortschrittlichen Simulationsmodellen wird schlussendlich eine industrielle Anlage (100-300 MW th) ausgelegt und die wesentlichen Kosten abgeschätzt.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Christian Heinze

Zuletzt aktualisiert am Dienstag, 18. April 2017 um 12:01 Uhr