Naturgasanlæg uden CO2-udledning

Hvordan kan vi forbrænde naturgas uden at frigive CO2 til luften? Denne bedrift opnås ved hjælp af en speciel forbrændingsmetode, som TU Wien har forsket i i årevis:Chemical looping combustion (CLC). I denne proces, CO2 kan isoleres under forbrænding uden at skulle bruge yderligere energi, hvilket betyder, at den derefter kan blive opbevaret. Dette forhindrer det i at blive frigivet til atmosfæren.

Metoden var allerede blevet anvendt med succes i et testanlæg med 100 kW brændstofeffekt. Et internationalt forskningsprojekt har nu formået at øge omfanget af teknologien markant, derved skabes alle de nødvendige betingelser for, at der kan bygges et fuldt funktionelt demonstrationsanlæg i 10 MW-området.

Isolering af CO2 fra andre røggasser

Det er meget renere at brænde naturgas end at brænde råolie eller kul. Imidlertid, naturgas har den enorme ulempe, at den genererer CO2 under forbrænding, hvilket har en skadelig effekt på klimaet. CO2 er normalt en del af røggasblandingen, sammen med nitrogen, vanddamp og andre stoffer. I denne blandede form, CO2'en kan hverken lagres eller genanvendes.

"I de faciliteter, vi arbejder med, imidlertid, forbrændingsprocessen er fundamentalt anderledes, " forklarer Stefan Penthor fra Institute of Chemical Engineering ved TU Wien. "Med vores forbrændingsmetode, naturgassen kommer slet ikke i kontakt med luften, fordi vi deler processen op i to separate kamre."

Et granulat lavet af metaloxid cirkulerer mellem de to kamre og er ansvarligt for at transportere ilt fra luft til brændstof:"Vi pumper luft gennem et kammer, hvor partiklerne optager ilt. De går så videre til det andet kammer, hvor der strømmer naturgas igennem. Det er her ilten frigives, og så hvor flammefri forbrænding finder sted, producerer CO2 og vanddamp, " forklarer Penthor.

Adskillelsen i to kamre betyder, at der også er to separate røggasstrømme at håndtere:luft med en reduceret koncentration af oxygen udledes fra det ene kammer, vanddamp og CO2 fra den anden. Vanddampen kan ganske let adskilles, efterlader næsten ren CO2, som kan opbevares eller bruges i andre tekniske applikationer. "Den storstilede underjordiske lagring af CO2 i tidligere naturgasreservoirer kan blive meget betydningsfuld i fremtiden, " mener Stefan Penthor. FN's Mellemstatslige Panel for Klimaændringer (IPCC) ser også underjordisk CO2-lagring som en væsentlig komponent i enhver fremtidig klimapolitik. CO2 kan kun lagres, hvis det er blevet udskilt så rent som muligt – ligesom det er med den nye CLC-forbrændingsmetode.

Ved at adskille de to røggasstrømme, der er ikke længere behov for at skrubbe CO2 fra røggassen, dermed spare en masse energi. På trods af alt dette, elektricitet produceres på sædvanlig måde, og mængden af ​​frigivet energi er nøjagtig den samme som den, der produceres ved afbrænding af naturgas på konventionel måde.

Opskaleret med succes

Der er gået flere år, siden TU Wien første gang på et testanlæg kunne demonstrere, at CLC-forbrændingsmetoden virker. Nu var den store udfordring at redesigne processen, så den kunne overføres til store installationer, der også ville være økonomisk rentable. Ikke alene skulle hele facilitetsdesignet revideres, nye produktionsmetoder for metaloxidpartiklerne skulle også udvikles. "Du har brug for mange tons af disse partikler til et stort anlæg, så den økonomiske gennemførlighed af konceptet afhænger i høj grad af at være i stand til at producere dem let og i en tilstrækkelig høj kvalitet, siger Stefan Penthor.

SUCCESS-forskningsprojektet har arbejdet med emner som dette i tre et halvt år nu. TU Wien har koordineret projektet, involverer 16 partnervirksomheder fra hele Europa, og mellem dem, gruppen har formået at løse alle de vigtige tekniske spørgsmål. Det reviderede anlægsdesign var baseret på to fluid bed-teknologipatenter, som TU Wien har. "Vi har nået vores mål:Vi har udviklet teknologien i en sådan grad, at arbejdet med et demonstrationsanlæg i 10 MW-området kan begynde enhver dag nu, siger Stefan Penthor. det næste skridt er ikke et for forskningsinstitutterne; det, der er brug for nu, er private eller offentlige investorer. Teknologiens succes vil også afhænge af politisk vilje og af de herskende forhold inden for fremtidens energibranche. Derudover Dette næste skridt er også vigtigt, fordi det er den eneste måde at få den erfaring, der er nødvendig for at kunne bruge teknologien i industriel skala på lang sigt.

I mellemtiden, TU Wiens forskerhold har allerede sat sig for sit næste videnskabelige mål:"Vi ønsker at udvikle metoden yderligere, så den ikke kun kan brænde naturgas, men også biomasse " siger Penthor. "Hvis biomasse blev forbrændt og CO2 udskilt, ikke kun ville det være en CO2-neutral proces, det ville endda reducere den samlede mængde CO2 i luften. Så man kunne producere energi og gøre noget godt for det globale klima på samme tid."