HOTVEGAS II - Untersuchungen zur Entwicklung zukünftiger Hochtemperaturvergasungs- und –gasaufbereitungsprozesse

Die Kernaufgabe des Teilprojektes HotVeGasII der TU Bergakademie Freiberg ist die Weiterentwicklung der Flugstromvergasung als Schlüsselprozess für Hochtemperaturvergasungs- und –gasaufbereitungsprozesse für dynamische Stromerzeugungs- und Speichertechnologien. Durch Grundlagenuntersuchungen können neue Erkenntnisse über die ablaufenden Teilschritte während des Vergasungsprozesses gewonnen werden. Dies ist eine wichtige Basis für die mathematische Beschreibung des Vergasungsprozesses und der nachfolgenden Gasaufbereitungs- und Syntheseprozesse, wofür sowohl CFD- als auch Flowsheet- und thermodynamischer Modellierung angewandt wird.

Für die Ermittlung von Stoffdaten für die Modellierung ist umfangreiche Laboranalytik erforderlich. Die Brennstoffeigenschaften von Kohlen und Alternativbrennstoffen und die Eigenschaften der mineralischen Bestandteile (Asche , Schlacke) dieser Brennstoffe sind zu untersuchen. Weitere wichtige Eingangsdaten für die Modellierung sind die kinetischen Parameter für die Teilprozesse der Vergasung (Pyrolyse, heterogene Vergasung des entstehenden Pyrolysekokses), die mittels Thermogravimetrie und Fallrohrreaktorversuchen ermittelt werden.

Ein Teil der Modellierungsarbeiten dient der (Weiter-)Entwicklung von Prozesskomponenten, zum Beispiel die numerische Simulation eines industriellen Flugstromvergasers. Durch Ausnutzen der jeweiligen Vorteile der CFD- und Flowsheet-Simulation (große Detailgenauigkeit versus kurze Rechenzeiten) kann die Technologieentwicklung und –optimierung von Komponenten, zum Beispiel der Quenchkonvertierung als Schlüsselkomponente der Heißgaskonditionierung, vorangetrieben werden.

Vor dem Hintergrund der fortschreitenden Energiewende können durch die Modellierung, Bilanzierung und Analyse der Einzelprozessschritte die Gesamtprozessketten für vergasungsbasierte Kraftwerkskonzepte mit Speicherbrennstofferzeugung hinsichtlich ihrer Effizienz, Lastflexibilität und Wirtschaftlichkeit bewertet werden.