// Kopernikus-Projekt: Kopplung von OxyFuel und Hochtemperatur-Elektrolyse

Der stetig steigende Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung führt dazu, dass an windigen oder sonnigen Tagen mehr Strom erzeugt wird, als gerade benötigt wird. Mögliche Strategien für die zeitlich flexible Nutzung von Ökostrom ist die Herstellung von Energieträgern und Grundchemikalien via P2X-Verfahren.

Durch die Kombination von Hochtemperaturelektrolyse (High Temperature Solid Oxide ELectrolysis; HT-SOEL) und OxyFuel-Verbrennung können erneuerbare, C-basierte P2X-Kraftstoffe und Chemikalien mit einem Strombedarf von 2,5 kWhel / mN³SynGas hergestellt werden. Die grundlegende technische Innovation ist die Verfahrenskombination von OxyFuel-Verbrennung und HT-SOEL, indem der Sauerstoffbedarf des OxyFuel-Prozesses von der HT-SOEL gedeckt und die aus der Verbrennung von Biomasse entstehende Hochtemperaturwärme in die HT-SOEL eingekoppelt wird. Die HT-SOEL wird im endothermen Modus betrieben und hochwertiger Strom durch HT-Wärme aus der OxyFuel-Verbrennung substituiert. Durch die OxyFuel-Verbrennung fungiert die Biomasse auch als CO2-Quelle für P2X-Prozesse.

Im Rahmen des Kopernikus-Verbundvorhabens „P2X: Erforschung, Validierung und Implementierung von „Power-to-X“ Konzepten“ hat das ZSW eine 10 kWth Biomasse-Testplattform mit einem Wirbelschicht- und einem FLOX®-Reaktor entwickelt. Die Versuche zur Oxyfuel-Verbrennung von fester Biomasse zeigen, dass Oxyfuel-Rauchgase im stöchiometrischen Betrieb mit CO2-Anteilen von knapp 99 Vol-%tr erzeugt werden. Das so erzeugte CO2 wird als Ausgangsstoff für die HT-SOEL oder Synthesen genutzt. Parallel wurde der neue P2X-Pfad mit Hilfe von Prozess-Simulationen bewertet und für derart erzeugtes erneuerbares Erdgassubstitut eine Effizienz von rd. 65% (bezogen auf den Biomasse- und Strom-Input) ermittelt. Dabei kann der Kohlenstoff der Biomasse vollständig in das erneuerbare Zielprodukt überführt werden, was einer Erhöhung des Kraftstoff-Ertrags gegenüber bisherigen Biokraftstoffen um das mehr als Fünffache entspricht. Die Arbeiten wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Ansprechpartner

Dr. Jochen Brellochs
+49 711 78 70-211
Teststand OxyFuel-Verbrennung von fester Biomasse in zwei Verbrennungskonzepten: Wirbelschicht vs. Flammenlose Oxidation (FLOX®)