Kohlekraftwerk liefert Kohlendioxid für Methanolproduktion

Schematische Darstellung der Methanol-Synthese bei Verwendung von Kohlendioxid aus einem Kohlekraftwerk. Grafik: MHPSE
Schematische Darstellung der Methanol-Synthese bei Verwendung von Kohlendioxid aus einem Kohlekraftwerk. Grafik: MHPSE

Aus einem ungeliebten Beiprodukt der konventionellen Stromerzeugung wird ein kostbarer Treibstoff: Ein Konsortium mit dem Energieanlagenbauer Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe (MHPSE) als Systemintegrator errichtet eine Anlage, in der Kohlendioxid aus einem Kohlekraftwerk und Wasserstoff in Methanol umgewandelt wird.

„Methanol kann Benzin und Diesel einfach beigemischt werden oder auch über Standardprozesse in verschiedene Treibstoffe weiterverarbeitet werden“, erklärt Rainer Kiechl, Vorsitzender der MHPSE-Geschäftsführung. „Es ist auch ein sehr gefragter Rohstoff zur Weiterverarbeitung in der chemischen Industrie.“ Zudem erlaube die Technologie die Speicherung von Wind- oder Solarstrom in großem Maßstab, so Kiechl.

Der Wasserstoff stammt aus einer Elektrolyse, in dem Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Der Stromüberschuss aus alternativen Formen der Erzeugung könnte die Energie für die Elektrolyse liefern. Dann entsteht mit Hilfe des Kohlenstoffrecyclings ein gewaltiges Speicher- und Wertschöpfungspotential für den Strom aus Sonne und Wind.

Das jetzt angelaufene Projekt, das am Kraftwerksstandort Lünen der STEAG GmbH entstehen wird, ist eine internationale Kooperation mehrerer Firmen / Forschungsinstitutionen und wird von der Europäischen Union gefördert*. Das Projektvolumen beträgt rund 11 Mio. Euro und wird von der EU im Rahmen des Forschungsprogrammes „Horizon2020“ mit über 80% gefördert.

In der Demonstrationsanlage wird Kohlendioxid mit einem Megawatt Strom zu einer Tonne Treibstoff am Tag umgewandelt. Sie ist damit die erste, die diese Technologie im industriellen Umfeld realisiert. Die Gesamtanlage besteht aus mehreren Komponenten, die von Partnern geplant und errichtet werden. Die Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe sorgt als Systemintegrator dafür, dass die einzelnen Komponenten reibungslos zusammenarbeiten und flexibel betrieben werden können.

Die belgische Firma Hydrogenics liefert die Elektrolyseanlage, das Unternehmen Carbon Recycling International (CRI, Island) die Methanolanlage. Maßgeblich beteiligt ist auch die Universität Duisburg-Essen, deren Kohlendioxid-Wäsche am Kraftwerksstandort ihre Funktionstüchtigkeit unter Beweis gestellt hat. Die Technologien von Hydrogenics und CRI sind bereits im kommerziellen Einsatz, jedoch nicht in der Konstellation wie nun in Lünen geplant. Weitere Partner sind die Universität von Genua, die Cardiff University, das slowakische Catalysis Institute und das spanische Unternehmen I-deals. Der erste Spatenstich für die Demonstrationsanlage ist für 2016 geplant. Betriebsbeginn ist im Laufe des Jahres 2017.



Fact sheet:

Die Funktionsweise der Anlage in Kürze: Das bei der Kohleverstromung entstehende Kohlendioxid wird in einer speziellen Anlage – einer „nachgeschalteten Rauchgaswäsche“ (Post-Combustion-Capture, PCC) – aus dem Rauchgas abgeschieden. Eine Elektrolyseanlage zerlegt Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Kohlendioxid und Wasserstoff werden schließlich in einer Methanol-Anlage in handelsübliches Methanol (CH3OH) umgewandelt.

Die 1 MWel-Anlage im Kraftwerk Lünen ist für die Produktion von rund einer Tonne Methanol täglich ausgelegt. Dabei werden 1,4 Tonnen CO2 genutzt, die ansonsten in die Atmosphäre gelangen. Die direkte Methanol-Synthese ist zwar ein erprobtes Verfahren, sie wurde bislang jedoch nicht in Kombination mit einem Großkraftwerk und im lastflexiblen Betrieb eingesetzt. Das System lässt sich problemlos nach oben skalieren. Anlagen bis 200 MW Leistung können zeitnah umgesetzt und wirtschaftlich betrieben werden. Eine solche Großanlage würde jährlich bis zu 180.000 Tonnen Methanol produzieren und damit bis zu 260.000 Tonnen CO2- Emissionen vermeiden.

Neben Großkraftwerken sind auch andere Industrien mit hohen CO2-Emissionen für die Methanol-Synthese geeignet: Stahlwerke, Chemieanlagen, Raffinerien oder Zementfabriken. Neben der Verringerung der CO2-Emissionen bietet das „MefCO2“ (Methanol fuel from CO2)- Projekt noch weitere Vorteile. Eine solche Anlage kann auch überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien aufnehmen und damit helfen, das Netz zu stabilisieren. Außerdem ist das Verfahren bereits heute wettbewerbsfähig und nicht auf Subventionen angewiesen.

Die MHPSE hat das Know-how und die notwendigen Komponenten, um solche Anlagen im großtechnischen Maßstab zu errichten und hat mit der Muttergesellschaft umfangreiche Referenzen auf dem Gebiet der CO2-Abscheidung/Rauchgaswäsche. Der Konsortialpartner CRI betreibt auf Island seit über zehn Jahren erfolgreich Methanol-Anlagen, die dort mit Geothermie-Kraftwerken kombiniert werden. Hydrogenics beliefert seit vielen Jahren die Industrie mit Elektrolyse-Anlagen. Die Technologie, um CO2 ohne Subventionen in Benzin, Diesel oder Rohstoffe für die chemische Industrie umzuwandeln, ist bereits heute vorhanden.

Über Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe

Die Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH (MHPSE), eine Tochtergesellschaft der weltweit tätigen Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd., plant und errichtet fossil befeuerte Kraftwerke. Der Anlagenbauer liefert auch Kernkomponenten, z.B. Großdampferzeuger, Umwelttechnik und Turbinen. Als Markt- und Technologieführer, etwa bei Großdampferzeugern, setzt MHPSE auf moderne, umweltschonende und wirtschaftliche Anlagen. Das Unternehmen beschäftigt (inkl. Tochtergesellschaften) rund 1.800 Menschen.

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