Verbrennen heißt nicht bloß Feuer machen: An der TU Wien werden Verbrennungsprozesse auf zwei getrennte Kammern aufgeteilt – mit entscheidenden Vorteilen für Klima und Umwelt. In diesen Tagen ist die TU Wien der internationale Treffpunkt der Wirbelschicht-Technologie.
Man kennt das von der Lottoziehung: Ein Luftstrom bläst in den Behälter mit den Kugeln und lässt sie wild umherströmen, fast wie eine Flüssigkeit. So ähnlich kann man sich das Wirbelschichtverfahren vorstellen. Feste Stoffe werden durch Einströmen von Gas oder Flüssigkeit in einen Zustand versetzt, in dem sie sich beinahe wie Flüssigkeiten verhalten. Bahnbrechende Erfolge konnten am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien mit speziellen Wirbelschichtverfahren erzielt werden. Das internationale Ansehen, das ForscherInnen der TU in diesem Bereich weltweit aufbauen konnten, ist auch der Grund dafür, warum heuer gleich mehrere wichtige Konferenzen und Workshops aus diesem Bereich an der TU Wien stattfinden.

Gaserzeugung und Verbrennung getrennt

Feste Brennstoffe können unter großer Hitze in brennbare Gase umgewandelt werden. Bei gewöhnlichen Anlagen ist das gewünschte Produktgas aber mit störenden Abgasen vermischt. Dieses Problem lässt sich lösen, wenn man Gaserzeugung und Verbrennung in zwei gekoppelte Behälter aufteilt: Im ersten Behälter wird der feste Ausgangsstoff mit Hilfe von Wasserdampf in Gas umgewandelt. Der Dampf gibt dabei Sauerstoff ab und Wasserstoff entsteht. Das aus dem Ausgangsstoff erzeugte Gas wird abgeleitet und nach Reinigungsschritten gesammelt oder direkt zur Strom- und Wärmeerzeugung verwertet.

Alles was im Gaserzeuger übrig bleibt landet im zweiten Behälter. Dort findet eine Verbrennung mit Luft statt, die wiederum die nötige Temperatur für den ersten Behälter liefert. Durch diese Aufteilung des Gesamtprozesses können somit Abgase der Verbrennung von dem gewünschten „Produktgas“ des Gaserzeugers sauber getrennt werden.

Zwei Jahrzehnte TU-Forschung

„Diese Technologie, die den Prozess auf zwei Kammern aufteilt, wurde in langer Forschungsarbeit an der TU Wien entwickelt“, erklärt Michael Fuchs vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften. Seit vielen Jahren beschäftigen sich Institutsvorstand Professor Hermann Hofbauer und seine Forschungsgruppen mit solchen Wirbelschichtverfahren. Ihre Ideen setzen sich durch: Auf der ganzen Welt blickt man heute mit Interesse auf die Versuchsanlagen in Österreich – etwa auf das Biomassekraftwerk Güssing, in dem das Know-How der TU Wien steckt.

Einen stabilen Stoffkreislauf zwischen zwei verbundenen Behältern zu gewährleisten ist eine technologische Herausforderung – aber die Methode eröffnet viele neue Möglichkeiten: Auf diese Weise lässt sich etwa Biomasse zu hochwertigen gasförmigen oder flüssigen Treibstoffen umwandeln. Die Wärme, die nicht direkt für den Prozess genutzt wird, kann zur Stromerzeugung und als Fernwärme verwendet werden.

CO2 aus der Luft holen

Auch für die Zukunft unseres Klimas könnten Wirbelschichtverfahren eine große Bedeutung haben. Sie können verwendet werden, um CO2 sauber und konzentriert abzuscheiden. „Es gelangt nicht gemeinsam mit anderen Gasen in die Luft, sondern kann in reiner Form gesammelt und dann dauerhaft gelagert werden“, erklärt Tobias Pröll von der TU Wien. Er betreibt mit seinem Team die bislang größte Versuchsanlage für „Chemical Looping“-Verbrennung. Dabei fällt das sonst im Abgas stark verdünnte CO2 ohne Energieaufwand in konzentrierter Form an und kann dann leicht abgeschieden werden. Wird für diesen Prozess Biomasse verwendet, die während der Lebenszeit der Pflanze CO2 aus der Luft bindet, kann dieses Verfahren CO2 aus der Atmosphäre holen und so zur Reparatur unseres Klimas beitragen.

TU Wien als internationaler Treffpunkt

Von 30. August bis 1. September 2011 findet an der TU Wien die ICPS (International Conference on Polygeneration Strategies) statt. Hier geht es um technische Methoden, biogene Festbrennstoffe effizient in hochwertige Treibstoffe, Strom und Wärme umzuwandeln. Außerdem findet das halbjährliche Treffen der IEA-FBC (International Energy Agency – Fluidized Bed Conversion) statt, wo verschiedene Aspekte der Wirbelschichttechnologie am Programm stehen.
Klimarelevante Technologien werden am 30. und 31. August 2011 beim IEAGHG (International Energy Agency – Greenhouse Gas) Network Meeting diskutiert. Es geht dabei um Wirbelschichtverfahren zur effizienten CO2-Abscheidung. Auch ein Workshop des EU-Projektes INNOCUOUS (Innovative Oxygen Carriers Uplifting Chemical-Looping Combustion) findet an der TU Wien statt.


Den Artikel finden Sie unter:

http://www.tuwien.ac.at/aktuelles/news_detail/article/7129/

Quelle: Technische Universität Wien (08/2011)