Hybridanlage: Forscher halbieren Ausstoß von Kohlekraftwerken

Hybridanlage: Forscher halbieren Ausstoß von Kohlekraftwerken

von Wolfgang Kempkens

Von heute auf morgen werden Kohlekraftwerke nicht verschwinden - aber sie können sauberer werden.

Kohlenkraftwerke könnten doch noch eine Zukunft haben. Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge haben eine Hybridanlage vorgestellt, die nur halb so viele Schadstoffe und Kohlendioxid ausstößt wie herkömmliche Kohlekraftwerke in den USA. Wenn die Welt schon auf diese Art der Stromerzeugung angewiesen ist – Kohle steht schließlich noch jahrhundertelang zur Verfügung – sollte man doch einen saubereren Weg finden, sie zu nutzen, sagen die Forscher.

Im ersten Schritt wird die Kohle nicht verbrannt, sondern mit Hilfe von Dampf in Synthesegas umgewandelt, ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Synthesegas wiederum lässt sich in einer Festoxid-Brennstoffzelle mit Hilfe von Sauerstoff aus der Luft in Strom umwandeln. Diese beiden Technologien werden bereits seit längerem industriell genutzt. Die Idee der MIT-Forscher: Beide Prozesse werden in einer Anlage miteinander kombiniert. Das hat den Vorteil, dass wenig Wärmeenergie verloren geht – beide Prozesse laufen bei einer Temperatur von etwa 800 Grad Celsius ab.

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Vom Kohlewirbel zur Brennstoffzelle

In der Praxis soll es laut Konzept so aussehen: In einen Reaktor wird von unten Dampf eingeblasen. Der wirbelt gemahlene Kohle durcheinander. Dabei kommt es zu chemischen Reaktionen, bei denen Synthesegas entsteht. Dieses heiße Gas strömt direkt in die oberhalb angeordnete Brennstoffzelle. Den für die Stromerzeugung benötigten Sauerstoff bekommt die Brennstoffzelle aus der Luft.

Abfallprodukt dieser Methode der Stromproduktion ist Wärme auf einem hohen Niveau. Diese wollen die Entwickler nutzen, um den für den Kohlestaub-Wirbel benötigten Dampf zu erzeugen. Möglicherweise müssen sie allerdings zusätzlich ein bisschen Kohle verbrennen, um die Temperatur zu erreichen.

Serienproduktion bleibt ungewissDie doppelt so hohe Stromausbeute im Vergleich zur Produktion durch normale Verbrennung, die die MIT-Forscher von diesem Prozess erwarten, führen sie unter anderem darauf zurück, dass der herkömmliche Verbrennungsprozess weniger effektiv ist als das Hybridverfahren. Das bei der Umwandlung von Kohle in Synthesegas entstehende Kohlendioxid lasse sich, weil es in reiner Form entsteht, leicht abtrennen und beispielsweise in geologischen Formationen endlagern. In Kohlekraftwerken ist es mit zahlreichen anderen Gasen vermischt, vor allem mit Stickstoff.

Die MIT-Forscher haben ihre Hybridanlage mit Kohlekraftwerken verglichen, die einen Wirkungsgrad von gerade mal 30 Prozent haben. Moderne Anlage erreichen 45 Prozent. Trotzdem ist das MIT-Kraftwerk mit 55 bis 60 Prozent deutlich effektiver. Ob es allerdings je gebaut wird ist völlig offen. Bisher existieren nur die Idee und eine – allerdings liebevoll gestaltete – Prinzipskizze. In Ländern, die noch auf lange Sicht auf Kohle setzen wie China, Indien, Australien und Südafrika, könnte das Konzept attraktiv sein, weil es hilft, die nationalen Klimaschutzziele zu erreichen.Zur erreichbaren Leistung sagen die MIT-Forscher nichts. Es dürfte sich allerdings um kleinere Einheiten mit einigen 100 Kilo- oder wenigen Megawatt handeln, die sich dezentral betreiben ließen.

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