Thermooptische Messanlagen könnten Millionen Tonnen CO2 in Kohlekraftwerken einsparen

27.05.2016 - Deutschland

Kohlekraftwerke als konventionelle Energiequellen sind essenziell zur Sicherstellung der Energieversorgung. Doch aufgrund ihres hohen CO2-Austoßes gibt es großen Handlungsbedarf, um die Energiegewinnung effizienter und umweltverträglicher zu gestalten. Das Center of Device Development CeDeD des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC konnte nun in verschiedenen Projekten durch eine Verbesserung der Verbrennungsprozesse nachweisen, dass in großem Umfang der CO2-Ausstoß erheblich minimiert und primäre Energie eingespart werden kann.

Fraunhofer ISC

Das Bild zeigt das Innere eines Ofens, während Braunkohleschlacke auf 1100 °C erhitzt wird.

Mit der Energiewende und der Abkehr von Atomkraft werden erneuerbare Energiequellen wichtiger denn je. Doch bislang kann die Energieversorgung – insbesondere die Stromerzeugung für die Grundlast – nicht allein durch saubere Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft sichergestellt werden. Herkömmliche Energiequellen wie Mineralöl, Gas und Kohle erleben daher einen großen Aufschwung. Sie belasten jedoch aufgrund ihrer Emissionen die Umwelt und den Menschen.

Mit dem Klimaabkommen von Paris Ende 2015 beschlossen 195 Staaten, den Klimaschutz weiter voranzutreiben und die weltweiten Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren. Ziel soll die Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs auf höchstens 2 °C, wenn möglich sogar nur 1,5 °C, über dem vorindustriellen Niveau sein. Insbesondere Kohlekraftwerke erzeugen einen hohen Ausstoß an CO2-Gas und haben große Auswirkungen auf das Klima. In verschiedenen Projekten konnten Dr. Andreas Diegeler, Leiter des CeDeD, und sein Team eine enorme Reduzierung an CO2-Ausstoß in Kohlekraftanlagen aufzeigen.

Zunächst mussten die Wissenschaftler die Prozesse bei der Verbrennung von Kohle und die Entstehung von Abfallschlacke oder Gasen genau analysieren. Dafür setzten sie thermooptische Messanlagen (TOM) ein, die im Fraunhofer ISC entwickelt werden. Die Anlagen charakterisieren die Veränderungen von Materialien unter kontrollierter Atmosphäre bei unterschiedlichen Bedingungen, angefangen bei Raumtemperatur bis hin zu extrem hohen Temperaturen von bis zu 2400 °C.

Die TOM-Anlage besteht aus einem zentral gelegenen Hochtemperaturofen mit Fenstern auf beiden Seiten. Mit einer starken Lichtquelle auf der linken Seite, die das Innere des Ofens erleuchtet, und einer CMOS-Kamera mit speziellen Linsen und Filtern auf der rechten Seite ist eine exakte Beobachtung des zu verbrennenden Materials – in diesem Fall Kohle – möglich. Eine Analyse der Kamerabilder mit einer Genauigkeit von bis zu 0,3 µm erlaubt es, die Änderung der Konturen des Kohlestücks während der Verbrennung im Ofen zu messen. Zusätzlich werden durch IR-Spektroskopie und Gaschromatographie die Verbrennungsgase bestimmt und wenn erforderlich, kontrolliert Gase zugeführt. Die Reaktion der Gase und ihre Auswirkung auf den Verbrennungsprozess werden ebenfalls direkt in situ erfasst.

Mit diesen Daten gelang es dem Team von CeDeD die Verbrennungsprozesse zu optimieren und unerwünschte Abfallprodukte zu reduzieren. Bei der Verbrennung von Braunkohle konnte durch eine Absenkung der Temperatur um 50 °C im Hochofen und durch die Zuführung von Gasen eine enorme Verbesserung des Reinigungsprozesses erreicht werden und die CO2-Emission um rund 10 Prozent reduziert werden. In einem Standardverbrennungsprozess könnten somit 1000 Gramm CO2 pro Kilowattstunde (kWh) auf rund 900 Gramm gesenkt werden. Welche Auswirkungen das hat, lässt sich anhand eines modernen Braunkohlekraftwerks errechnen. Ein Kohlekraftwerk mit einer Leistung von 4 Gigawatt benötigt jährlich mehr als 30 Millionen Tonnen Kohle, um rund 30 Terawattstunden (also 30 Milliarden kWh) Energie zu erzeugen. In einem Kohlekraftwerk dieser Größe können also rund 3 Millionen Tonnen CO2 im Jahr eingespart werden.

Weitere News aus dem Ressort Produktion

Diese Produkte könnten Sie interessieren

ERASPEC

ERASPEC von eralytics

Einfachste Kraftstoffanalyse in Sekunden mit ERASPEC

Bestimmung von bis zu 40 Kraftstoffparametern auf Knopfdruck

S4 T-STAR

S4 T-STAR von Bruker

TXRF-Spektrometer: Sub-ppb Nachweisgrenzen & 24/7 Analytik

Minimale Betriebskosten, weil Gase, Medien oder Laborausrüstung entfallen

Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzspektrometer
ALPHA II

ALPHA II von Bruker

Chemische Analyse leicht gemacht: Kompaktes FT-IR-System

Steigern Sie die Effizienz Ihrer Routineanalysen mit benutzerfreundlicher Technologie

FT-IR-Spektrometer
NANOPHOX CS

NANOPHOX CS von Sympatec

Partikelgrößenanalyse im Nanobereich: Hohe Konzentrationen problemlos analysieren

Zuverlässige Ergebnisse ohne aufwändige Probenvorbereitung

Partikelanalysatoren
ZEEnit

ZEEnit von Analytik Jena

Zeeman-Technik mit maximaler Empfindlichkeit und Applikationsvielfalt

Quergeheizte Graphitrohrofen für optimale Atomisierungsbedingungen und hohen Probendurchsatz

AAS-Spektrometer
PlasmaQuant MS Elite

PlasmaQuant MS Elite von Analytik Jena

Massenspektrometer für hochempfindliche Forschungsanwendungen und niedrigste Nachweisgrenzen

Die Erfolgsformel in der LC-ICP-MS – PlasmaQuant MS-Serie und PQ LC

PlasmaQuant 9100

PlasmaQuant 9100 von Analytik Jena

Neues ICP-OES PlasmaQuant 9100 für komplexe Probenmatrices

Mehr sehen. Mehr wissen. ICP-OES vereinfacht Analyse matrixlastiger Proben

ICP-OES-Spektrometer
Agera

Agera von HunterLab Europe

Farbe und Glanzgrad gleichzeitig messen - und das sekundenschnell

Einfach zu bedienendes Farbmessgerät: normkonform, robust und präzise

Kolorimeter
Mikrospektrometer

Mikrospektrometer von Hamamatsu Photonics

Ultrakompaktes Mikrospektrometer für vielseitige Anwendungen

Präzise Raman-, UV/VIS- und NIR-Messungen in tragbaren Geräten

Mikrospektrometer
S2 PICOFOX

S2 PICOFOX von Bruker

Schnelle und präzise Spurenelementanalyse unterwegs

TXRF-Technologie für minimale Proben und maximale Effizienz

Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzspektrometer
2060 Raman Analyzer

2060 Raman Analyzer von Metrohm

Selbstkalibrierendes Inline-Raman Spektrometer

Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase analysieren - für reproduzierbare, genaue Ergebnisse im Prozess

contrAA 800

contrAA 800 von Analytik Jena

contrAA 800 Serie – Atomic Absorption. Redefined

Kombiniert das Beste der klassischen Atomabsorption mit den Vorteilen von ICP-OES-Spektrometern

ICP-OES-Spektrometer
novAA®  800

novAA® 800 von Analytik Jena

Der Analysator für Sie - novAA 800-Serie

Das zuverlässige Multitalent für die effiziente und kostengünstige Routineanalyse

SPECORD PLUS

SPECORD PLUS von Analytik Jena

Die neue Generation der Zweistrahlphotometer von Analytik Jena

Der moderne Klassiker garantiert höchste Qualität

INVENIO

INVENIO von Bruker

FT-IR Spektrometer der Zukunft: INVENIO

Völlig frei aufrüstbares und konfigurierbares FT-IR Spektrometer

FT-IR-Spektrometer
ZSX Primus IV/IVi

ZSX Primus IV/IVi von Rigaku

Hochpräzise WDXRF-Analyse für industrielle Anwendungen

Maximale Empfindlichkeit und Durchsatz für leichte Elemente und komplexe Proben

Micro-Z ULS

Micro-Z ULS von Rigaku

Schwefelgehalt in Kraftstoffen genau messen: WDXRF-Analysator

Zuverlässige Routineuntersuchungen mit 0,3 ppm Nachweisgrenze und kompaktem Design

WDXRF-Spektrometer
BIOS ANALYTIQUE - Soluciones de Renting y Leasing para laboratorios

BIOS ANALYTIQUE - Soluciones de Renting y Leasing para laboratorios von Bios Analytique

Ihr Spezialist für Vermietung und Leasing von Laborinstrumenten in Europa

Beim Finanzieren geht es nicht nur ums Geld verleihen - Es geht um Lösungen, die Wert schaffen

Laborgeräte
SPECTRO ARCOS

SPECTRO ARCOS von SPECTRO Analytical Instruments

Optisches Emissions-Spektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) für höchste Ansprüche

Das SPECTRO ARCOS ICP-OES bietet Elementanalytik auf einem neuen Niveau

ICP-OES-Spektrometer
SR Series Spectrometer

SR Series Spectrometer von Ocean Insight

Der neue Ocean SR2 liefert das beste SNR seiner Klasse für konfigurierbare Spektrometer

Hochgeschwindigkeits-Spektrenerfassung mit fortschrittlicher Signal-Rausch-Leistung

Spektrometer
Loading...

Meistgelesene News

Weitere News von unseren anderen Portalen

Alle FT-IR-Spektrometer Hersteller

Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten

Themenwelt Spektroskopie

Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!

50+ Produkte
30+ White Paper
40+ Broschüren
Themenwelt anzeigen
Themenwelt Spektroskopie

Themenwelt Spektroskopie

Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!

50+ Produkte
30+ White Paper
40+ Broschüren

Themenwelt Gaschromatographie

Die Gaschromatographie ist eine essentielle Methode in der analytischen Chemie zur Trennung und Analyse von flüchtigen Verbindungen. Durch ihre hohe Auflösung und Empfindlichkeit hat sie sich in Bereichen wie der Umweltanalytik, der Lebensmittelchemie oder der forensischen Wissenschaft fest etabliert. Die GC liefert präzise und zuverlässige Ergebnisse und ermöglicht tiefe Einblicke in die chemische Zusammensetzung von Proben.

20+ Produkte
5 White Paper
15+ Broschüren
Themenwelt anzeigen
Themenwelt Gaschromatographie

Themenwelt Gaschromatographie

Die Gaschromatographie ist eine essentielle Methode in der analytischen Chemie zur Trennung und Analyse von flüchtigen Verbindungen. Durch ihre hohe Auflösung und Empfindlichkeit hat sie sich in Bereichen wie der Umweltanalytik, der Lebensmittelchemie oder der forensischen Wissenschaft fest etabliert. Die GC liefert präzise und zuverlässige Ergebnisse und ermöglicht tiefe Einblicke in die chemische Zusammensetzung von Proben.

20+ Produkte
5 White Paper
15+ Broschüren