Bald CO2-freier Strom aus Erdgas?

Allam-Cycle – Funktionsweise

Das Labyrinth aus Rohren, Tanks, Kompressoren und Pumpen auf dem 1,5-Hektar großen Gelände von Net Power in La Porte, Texas, nutzt den sogenannten Allam-Cycle. Unter anderem unterscheidet es sich vom Dampfzyklus durch Erzeugung und Einsatz von überkritischem Kohlendioxid. In diesem Zustand, der unter hoher Hitze und Druck erreicht wird, hat CO2 sowohl die Eigenschaften einer Flüssigkeit als auch eines Gases. Es ist dann genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber immer noch dieselbe Viskosität wie ein Gas. (Der Prozess wurde in erster Linie von britischen Chemie-Ingenieur und Erfinder Rodney Allam entwickelt, jetzt Partner und Cheftechnologe bei 8Rivers Capital. Net Power ist eine Kooperation zwischen dem in Durham, North Carolina, basierten Technologie-Investitions- und Entwicklungsunternehmen 8Rivers, dem Anlagenbetreiber Exelon Generation und der Energie-Baufirma CB & I.)

Der Zyklus funktioniert so: Die Anlagenbetreiber leiten reinen Sauerstoff, Kohlendioxid und Erdgas in die Brennkammer. Die wichtigsten Nebenprodukte aus diesem Prozess sind Heißwasser und viel überkritisches CO2, das als effizientes “Arbeitsfluid” zum Antreiben der benachbarten Turbine wirkt. Im Gegenzug durchläuft das CO2 eine Reihe von Kompressoren, Pumpen und Wärmetauschern, die dazu beitragen, so viel Wärme wie möglich zu erhalten und das CO2 zum Anfang des Zyklus zurückzuleiten.

Das heiße CO2 verringert die Kraftstoffmenge beträchtlich, die in diesem anfänglichen Verbrennungsschritt benötigt wird, was die Gesamteffizienz weiter verbessert. Der Einsatz von überkritischem CO2 vermeidet auch Energieverluste, wenn Wasser den Aggregatszustand zwischen gasförmig und flüssig wechselt, und erübrigt mehrere andere notwendige Komponenten eines Dampf-Elektrizitätskraftwerks.

“Wenn Sie den ganzen Zyklus oberhalb der überkritischen Phase halten, sind die Effizienzen erstaunlich”, sagt Julio Friedmann, Chef-Energietechnologe beim Lawrence Livermore National Laboratory, der umfangreiche Untersuchungen zur Carbon-Erfassung durchgeführt hat. Während des gesamten Zyklus werden unterschiedliche Nebenprodukte, vor allem CO2, aus dem Prozess entnommen, verkauft und per Pipeline versandt.

8Rivers wurde von zwei MIT-Alumni gemeinsam gegründet: Bill Brown, zuvor Geschäftsführer bei Morgan Stanley, und Miles Palmer von Aerospace Technology bei SAIC, einer mächtigen Waffenfirma. Die Wall Street-Banken standen 2008 am Rand des Zusammenbruchs, da setzte Brown Palmer auf die Gründung von 8Rivers an und sagte seiner Erinnerung folgend: “Warum kommen wir nicht zusammen und machen Gutes für eine Veränderung?” Sie konzentrierten sich zunächst auf die Entwicklung Sauberer-Kohle-Technologien, in der Hoffnung, einige der Energie-Fonds im Konjunkturpaket der Regierung von 2009 zu erschließen. Aber sie merkten, dass Unternehmen einfach nichts kaufen wollten, was den Prozess teurer machte.

Sie wurden eines Tages Allam vorgestellt, der schon über das Potenzial der Verwendung von überkritischem CO2 nachgedacht hatte, um die Kohlenstoffabscheidung in ein Kraftwerk zu integrieren. Er wurde schließlich von 8Rivers angeheuert, und mit anderen Mitgliedern seines Teams begann er mit der Entwicklung der Technologie, die notwendig war, um den Prozess mit Standard- und kombinierten Kreislauf-Erdgas-Anlagen konkurrenzfähig zu machen.

Um dies wirklich zu schaffen, muss das Unternehmen den Investitionskosten für solche Anlagen sehr nahe kommen – die lagen 2014 dem Nationalen Erneuerbaren Energielabor folgend bei 886 €/kW Kapazität. Das Unternehmen erwartet, dass seine erste kommerzielle Anlage rund 1.342 €/kW kostet, zum Teil aufgrund höherer Kapitalkosten, Garantien und sonstiger Kosten, die mit einem ersten Projekt seiner Art verbunden sind. Aber sie glauben, dass sie dann die Kosten bis auf € 839 senken können, wenn sie fünf bis sieben Großanlagen gebaut haben. Schließlich hofft Net Power, Strom für rund 35 €/MWh zu produzieren. Zusammengenommen könnten die Energieproduktionskosten auf rund 17 €/MWh sinken (theoretisch sogar 7,50 €/MWh).

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