Vergasung & Energiewandlungsprozesse

Das Forschungsgebiet „Vergasung & Innovative Energiewandlungsprozesse“ befasst sich mit flexiblen Verfahren zur Herstellung von Strom und Chemikalien auf Basis alternativer Rohstoffe wie Biomasse und Abfällen, um in Zukunft neben einer nachhaltigen Stromerzeugung auch eine klimaneutrale Versorgung mit Basis- und Endchemikalien sowie Treibstoffen gewährleisten zu können.

Im Angesicht des akuten Handlungsbedarfs hinsichtlich der Verwendung fossiler Rohstoffe drängt sich die Frage auf, wie eine gesellschaftlich verträgliche und gleichzeitig nachhaltige Trendwende im Energie- und Verkehrssektor eingeleitet werden kann. Hierbei stellt die Vergasung alternativer Rohstoffe wie Abfällen und Biomasse mit anschließender Nutzung der Produkte ein vielversprechendes und deutlich flexibleres Verfahren als die direkte Verbrennung fester Brennstoffe zur Stromerzeugung bzw. Abwärmenutzung dar.

Das in der Vergasung entstandene Synthesegas kann nach entsprechender Reinigung von korrosiven Bestandteilen sowie Katalysatorgiften abhängig vom Bedarf im Stromnetz entweder unter hohem Gesamtwirkungsgrad in einem GuD-Kraftwerk verstromt oder mittels verschiedener Verfahren zu einer Vielzahl chemischer Produkte wie Methanol oder Kraftstoffen aufbereitet werden (Polygeneration). Somit wird die Integration der volatilen erneuerbaren Energien in das Stromnetz ermöglicht, indem entsprechende Anlagen bei einem zu niedrigen Angebot an Solar- und Windstrom die Residuallast decken und somit die Versorgungssicherheit gewährleisten, bei einem Überangebot hingegen Chemikalien synthetisieren und somit trotz in Zukunft sinkender Auslastung hinsichtlich der Stromproduktion wirtschaftlich betrieben werden können. Die Dynamik des GuD-Kraftwerkes ist hierbei im Vergleich zu konventionellen Dampfkraftwerken höher, wodurch sich entsprechende Anlagen zur Produktion von Spitzenlaststrom und somit zur Sicherung der Netzstabilität besonders eignen. Bei der Verwendung von Biomasse sowie Abfällen als Rohstoff besteht die Möglichkeit CO₂-neutrale Produkte wie Biomethanol und Biokraftstoffe zu synthetisieren. Darüber hinaus kann das während der Rohgasaufbereitung aus dem Gasstrom abgetrennte CO₂ geologisch gespeichert oder anderweitig genutzt werden. Denkbar hier ist z.B. die Produktion von Methanol unter Verwendung von H₂, welches bei einem Überangebot an Strom produziert werden kann. Somit kann dieser Ansatz dazu beitragen die Energiewirtschaft mittels des Schließens des Kohlenstoffkreislaufes sowie der Integration volatiler erneuerbarer Energien auch über den Stromsektor hinaus ganzheitlich zu dekarbonisieren.

Das EST befasst sich im Rahmen mehrerer Projekte mit der Thematik der Polygeneration und der Synthese von Basischemikalien und alternativen Kraftstoffen. Der Fokus hierbei liegt neben der ganzheitlichen Konzeptionierung auf einer zunehmenden Integration bzw. alleinigen Verwendung von Biomasse als Ausgangsstoff für die Vergasung, sowie auf der experimentellen Validierung der entwickelten (Teil-) Prozesse in einem semiindustriellen Maßstab mittels der 1 MWₜₕ-Pilotanlage.