Oxy-Fuel erklärt:Wie reiner Sauerstoff die Kraftwerkseffizienz verbessert

Oxy-Fuel ist die Verbrennung von Kraftstoff mit reinem Sauerstoff anstelle der Mischung aus Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid in der Luft. Wenn Kraftstoff mit reinem Sauerstoff verbrannt wird, kann jeglicher Kohlendioxidgehalt gespeichert werden, ohne dass Stickstoff entfernt werden muss, was ein entscheidender Schritt bei der Reinigung von Abfallprodukten in Kraftwerken ist. Die von Kraftwerken freigesetzten Gase bestehen zu 75 % aus Stickstoff, der aus jeglichem Kohlendioxiddampf entfernt werden muss. Die vielversprechendste Anwendung sind Kohlekraftwerke, aber auch Gasturbinen-, Sauerstoffproduktions- und Schweißanwendungen könnten davon profitieren.

Kohlekraftwerke können ohne Änderung der Kesselkonstruktion auf die Verbrennung von Oxybrennstoff umgestellt werden, obwohl die Verbrennungstemperatur bei den meisten Kesseln hoch ist. Der Oxy-Brennstoff-Verbrennungsprozess führt zu Kohle mit einer viel höheren Verbrennungstemperatur, diese kann jedoch durch Mischen von Sauerstoff mit Dampf oder Rauchgas aus anderen Anlagenprozessen kontrolliert werden. Stickstoff ist im Kessel nur in geringen Mengen vorhanden und es entsteht wenig Stickstoff oder Stickoxid, das die Luft verunreinigt.

Rauchgase, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe mit Oxy-Fuel entstehen, sind frei von Stickstoff. Kohlendioxid und Wasser sind die Hauptbestandteile des Gases, das zu Strömen nahezu reinen Kohlendioxids konzentriert werden kann. Der Vorteil besteht darin, dass das verbleibende Gas viel schneller und kostengünstiger komprimiert, getrocknet und gereinigt werden kann als mit herkömmlichen Methoden, bevor es in die Lagerung verbracht wird.

Der Gasturbinenkreislauf wird durch die Verwendung von Oxy-Brennstoff verbessert, aber da Gasturbinenschaufeln hohe Temperaturen nicht gut vertragen, müssen die Turbinen für den Betrieb mit sauerstoffhaltigem Brennstoff umgestaltet werden. Hochtemperatur-Rauchgas, das eine modifizierte Turbine verlässt, macht den Dampfkreislauf tatsächlich effizienter. Das Autogenschweißen und -schneiden bietet Schweißern außerdem eine bessere Kontrolle darüber, wie viel Wärme erzeugt wird, sodass die Temperatur einer Schweißzone auf einem sicheren Niveau gehalten werden kann. Sowohl die Größe als auch die Form der Schweißnaht lassen sich leichter steuern und die für die Verwendung von Autogen beim Schweißen erforderlichen Änderungen sind recht einfach.

Vollständige Anwendungen von Oxy-Brennstoff werden noch entwickelt. Die Technologie wurde in den USA, Kanada, Europa und Japan getestet und die geringere Komplexität und Risiken der Technologie sind attraktiv. Die Nachfrage nach sauber verbrennenden Kohlekraftwerken und Stromerzeugungsanlagen, die sicherer für die Umwelt sind, könnte mit fortschreitender Technologie zu einem starken Anstieg sauerstoffbasierter Kraftstoffsysteme führen. Auch die Produktion von Sauerstoff und seine Trennung aus der Luft zu geringeren Kosten als bei kryogenen Methoden könnten möglich sein.

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