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IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - 1 - Synthetische Biokraftstoffe -Techniken, Potentiale, Perspektiven - 3. und 4. November.

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Präsentation zum Thema: "IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - 1 - Synthetische Biokraftstoffe -Techniken, Potentiale, Perspektiven - 3. und 4. November."—  Präsentation transkript:

1 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Synthetische Biokraftstoffe -Techniken, Potentiale, Perspektiven - 3. und 4. November 2004 in der Autovision in Wolfsburg Prof. Dr.-Ing. B. Meyer, Dr.-Ing. St. Krzack, Dr. rer. nat. W. Radig TU Bergakademie Freiberg Stand der Entwicklung der Synthesegasproduktion aus Biomasse

2 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Zielrichtungen der Biomassevergasung Erzeugung eines Brenngases zur energetischen Nutzung in Heizkesseln Erzeugung eines Brenngases für die Kraft-Wärme-Kopplung in motorischen BHKW oder Gasturbinen Erzeugung eines Synthesegases für die chemische Weiterverarbeitung zu Chemierohstoffen und Flüssigkraftstoffen Erzeugung eines wasserstoffreichen Synthesegases zur Wasser- stoffgewinnung für chemische Synthesen oder Brennstoffzellen Synthesegas = brennbares Gas mit den Hauptbestandteilen CO und H 2 zum Einsatz in Synthesen

3 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Prozesskette zur Synthesegaserzeugung aus Biomasse Biomasse in ausreichender Menge & Qualität Synthesegas in ausreichender Menge & Qualität Biomasseaufbereitung/ Konditionierung Vergasung Gasreinigung CO-Konvertierung CO 2 -Abtrennung Nebenprodukt- behandlung Medien- bereitstellung

4 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Besonderheiten der Synthesegaserzeugung aus Biomasse dezentraler Biomasseanfall zentrale Biomassekonversion Vielstufigkeit Zentralisierungsprinzip Minimierung von Verlusten Optimierung der Zeitverfügbarkeit Entkopplung von Prozessstufen

5 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Kommerzielle Festbettvergasungsverfahren (Beispiele) Lurgi BGL Quelle: SVZ

6 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Kommerzielle Wirbelschichtvergasungsverfahren (Beispiele) HTWKRW Quelle: Rheinbraun, KRW

7 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen SCGPGSP Wasserquench Rohgas Vergasermantel mit Kühlrohren Brennstoff Vergasungsmittel Kommerzielle Flugstromvergasungsverfahren (Beispiele) Quelle: Shell, SVZ

8 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Vergleich der Vergasungsprinzipien

9 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Ausgewählte Projekte mit Biomasse- Festbettvergasung zur energetischen Nutzung

10 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Nachteile der Festbettvergasung Erzeugung eines teerhaltigen Rohgases träges Regelverhalten bei Lastwechseln Nachteile bei der Anlagenautomatisierung fehlende Scale-up-Fähigkeit in Leistungsbereiche von mehreren Hundert MW (th) Erfolg versprechend ist der Einsatz in KWK-Anlagen bis 5 MW (th)

11 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Ausgewählte Projekte mit Biomasse- Wirbelschichtvergasung zur energetischen Nutzung

12 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Ausgewählte Projekte mit Biomasse- Flugstromvergasung zur energetischen Nutzung

13 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Anpassungsanforderungen an Biomasse und Vergasung Biomassevorkonditionierung hinsichtlich Stückigkeit/Körnung, Konsistenz und Wassergehalt wärmetechnische Integration der Biomassevorkonditionierung biomassegerechte Eintragstechnologien hohe Alkaligehalte, insbesondere bei halmgutartigen Brennstoffen mit erniedrigten Ascheschmelzpunkten und höherem Aschegehalt brennstoffinhärenter Wasserstoffmangel (Wasserdampfzugabe bei Vergasung und/oder Konvertierung oder allothermer Betrieb) ggf. zusätzlicher Gasreinigungsaufwand zur Entfernung von Teer, Partikeln, organischen und anorganischen Hetero- und Halogenverbindungen.

14 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Hauptentwicklungslinien für die Synthesegaserzeugung aus Biomasse mehrstufige Verfahren mit thermochemischer Konditionierung der Biomasse - Carbo-V ® -Verfahren / CHOREN - Schnellpyrolyse mit Flugstromvergasung / FZK - Gestufte Reformierung / Dr. Mühlen einstufige Verfahren ohne thermochemische Konditionierung der Biomasse - ZDWS-Vergasung / ENC - ZAWS-Vergasung / CUTEC - AER-Verfahren - HTW (PHTW) - Vergasung / IEC Flugstrom- vergasung Wirbelschicht- vergasung

15 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Anforderungen an die Synthesegasqualität mehrstufige Gasreinigung erforderlich

16 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Gasreinigungssysteme Staub und Asche: Keramikfilter, Gewebefilter, elektrostatische Abscheider, Zyklone Stand der Technik Halogen-, S- und N-Verbindungen: physikalische Wäschen mit Wasser, Laugen oder organ. Lösungsmitteln Adsorber mit Aktivkohle oder ZnO Stand der (Groß)Technik in der Entwicklung Kohlenwasserstoffe/Teer: Abscheider, Wäscher, Teercracker, katalytisch aktive Bettmaterialien Stand der (Groß)Technik in der Entwicklung -saubere Vergasungstechnik erforderlich zur Minimierung des Gasreinigungsaufwandes - nur großtechnisch wirtschaftlich betreibbar

17 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Bewertung des Entwicklungsstandes der Synthesegaserzeugung aus Biomasse mehrstufige Verfahren zur Synthesegaserzeugung mit thermochemischer Konditionierung der Biomasse - entwickelt teilweise bis Pilotmaßstab von 1 MW (th) - am weitesten: Carbo-V ® - Verfahren einstufige Verfahren zur Synthesegaserzeugung ohne thermochemische Konditionierung der Biomasse - entwickelt teilw. bis Demomaßstab (HTW: 150 MW th Torf Oulu/Finnland, 50 % Biom. / 50 % Kohle Berrenrath) daher - schlüssiges Konzept unter Verwendung großtechnisch erprobter Vergasungstechnik (140 bzw. 200 MW th): BTL-Konzept des IEC Biomassevergasung zur energetischen Nutzung - entwickelt bis kommerzieller Maßstab

18 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Kriterien für die weitere Vorgehensweise Zukunftsfähigkeit (next generation – Anlagen) für sich ändernde Randbedingungen: Non regret - Technologien Scale up - Fähigkeit Synergiefähigkeit (Entwicklungspartnerschaften) Schlüssigkeit (first of its kind – Anlagen) für gegebene Randbedingungen: Rohstoffbereitstellung Logistik Technik Produkte Zukunftsfähigkeit steht vor Schlüssigkeit zukunftsfähiges und schlüssiges BTL- Gesamtkonzept

19 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Nachhaltigkeits - Kriterien für die Synthesegaserzeugung aus Biomasse verlustarme Biomasse-Vorkonditionierung Vergasung unter erhöhtem Druck (Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute, Einsparung der Zwischenkompression, gute Abtrennbarkeit von CO 2 ) Autotherme Vergasung (Prozessvereinfachung, höhere energetische Wirkungsgrade) Dampf/Sauerstoff-Vergasung (Minimierung der Rohgasverdünnung, hoher C-Umsatz und niedrige Teergehalte durch hohe Temperaturen 100 % C-Umsatz (BtL-Kraftstoffausbeute) hohe Brennstoffvariabilität (Synergie mit alt. Entw.route COORETEC) scale-up-Fähigkeit ( 100 MWth) hohe Anlagenverfügbarkeit Wirbelschichtvergasung (insbesondere die hochexpandierte, druckaufgeladene stationäre Wirbelschicht bzw. deren Derivate)

20 IEC Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen Nächster Schritt Planung und Realisierung einer für den industriellen Maßstab relevanten BtL-Pilotanlage zur Erzeugung von BTL-Kraftstoff in Deutschland unter Beteiligung der führenden Industriepartner


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