Oxyfuel-Verbrennung: Reines Sauerstoff für effizientere Kraftwerke & CO₂-Abscheidung

Prinzip der Oxyfuel-Verbrennung

Bei der Oxyfuel-Verbrennung wird Brennstoff (Kohle, Gas, Biomasse, Abfall) nicht mit Luft (21 % O₂, 78 % N₂), sondern mit reinem Sauerstoff (> 95 % O₂) verbrannt. Das Rauchgas besteht hauptsächlich aus CO₂ und H₂O – Stickstoff (N₂) fehlt weitgehend. Nach Kondensation des Wassers erhält man einen hochkonzentrierten CO₂-Strom, der ohne aufwendige Abtrennung (Aminscrubbing) komprimiert, getrocknet und gespeichert (CCS) oder genutzt (CCU) werden kann.

Vorteile für Kohlekraftwerke (Hauptanwendung)

• CO₂-Abscheidung integriert: Kein separates Capture-Verfahren nötig – Rauchgas ist bereits CO₂-reich (80–95 % vol.).
• Kein Stickstoff im Prozess: Keine thermischen NOₓ-Bildung (Zeldovich-Mechanismus unterdrückt). Geringere NOₓ-Emissionen.
• Kompaktere Rauchgasreinigung: Kleineres Volumen → kleinere Apparate (Entstaubung, Entschwefelung).
• Bestehende Kessel nutzbar: Retrofit möglich (Luftvorwärmer, Brenner, Sauerstoffeinblasung anpassen).

Herausforderungen & Lösungen

Weitere Anwendungen

• Gasturbinen (Oxyfuel Gas Turbine): Erfordert Neuentwicklung (Hochtemperaturwerkstoffe, Kühlung). Vorteil: Hocheffizienter CO₂-Kreislauf (Allam Cycle / NET Power Demo).
• Sauerstoffherstellung: Oxyfuel als integrierter Teil von ASU (Rückgewinnung).
• Schweißen & Schneiden (Oxyfuel Welding/Cutting): Autogenbrennen (Acetylen/O₂, Propan/O₂). Vorteil: Präzise Wärmeeinbringung, steuerbare Nahtgeometrie, tragbar, netzunabhängig. Standard in Reparatur, Bau, Abbruch.
• Zementindustrie / Kalkbrennen: CO₂ aus Kalkstein + Brennstoff → konzentrierter Strom für CCS.
• Müllverbrennung / Klärschlamm: CO₂-Abscheidung bei unvermeidbaren Emissionen.

Status & Demonstration

• Pilot/Demo-Anlagen: Callide (Australien, 30 MW, oxy-coal), Schwarze Pumpe (DE, Vattenfall, 30 MWth, beendet), CIUDEN (Spanien), JCOAL (Japan), NET Power (USA, 50 MWe Allam Cycle, Erdgas).
• Großprojekte in Planung: Northern Lights (Norwegen, Transport/Lagerung), diverse CCUS-Cluster (UK, NL, US 45Q Steuergutschrift).
• Wirtschaftlichkeit: Hängt ab von CO₂-Preis, Strompreis, ASU-Kosten, Kapitalkosten. Bei CO₂-Preis > 50–80 €/t wettbewerbsfähig.

Ausblick

Oxyfuel ist eine Schlüsseltechnologie für CCS/CCUS in Bestands- und Neuanlagen. Synergien mit Wasserstoffwirtschaft (O₂ als Nebenprodukt der Elektrolyse). Forschung: Chemisches Kreisen (Chemical Looping Combustion – CLC) als Alternative ohne ASU.

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Autor: Andrew Kirmayer – Freier Autor (Creative Writing), Inhaber Online-Schreibbusiness. Ziel: Web informativer & ansprechender gestalten.