BMWK-Forschungsvorhaben im Rahmen des Verbundvorhabens VERENA: "Vergasungsprozesse mit integrierter Überschussstromeinbindung zur flexiblen Stromerzeugung und Herstellung synthetischer Energieträger aus Reststoffen" - Teilvorhaben: Untersuchungen zu Brennstoffqualität, Gasreinigung, Methanolsynthese, integrierter Steuerung und Wirtschaftlichkeit

Abstract

Das BMWK-Forschungsvorhaben VERENA untersuchte die flexible Erzeugung von Strom und Energieträgern (z.B. Methanol) aus Reststoffen mittels Vergasung. Das Teilprojekt der Air Liquide Forschung und Entwicklung GmbH (ALFE) beschäftigte sich hauptsächlich mit der Aufarbeitung und Verwertung von Synthesegas sowie der Bewertung der gesamten Prozesskette hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und CO2-Emissionen. Eine Brennstoffcharakterisierung zeigte die generelle Eignung verschiedener Rohstoffe für die Festbettvergasung, aber auch kritische Aspekte, wie z.B. den hohen Anteil von Spurstoffen und das unvorteilhafte Backverhalten unter Pyrolysebedingungen. Die Studien zeigten, dass kommerziell erhältliche Gasreinigungs-Technologien (partielle Oxidation, Rectisol- und Aminwäsche mit Entfernung von Spurkomponenten) geeignet sind. Versuche in den Pilotanlagen der ALFE konnten zeigen, dass eine Synthese von Methanol aus Abfall-basiertem Synthesegas möglich ist. Auch unter H2-Defizit und mit CO2-Überschuss konnte Methanol in guter Qualität produziert und gute Umsätze und Katalysatorstabilitäten erreicht werden. Vor allem neuartige Prozesskonzepte mit reduziertem oder ohne Recycle sind hierbei vielversprechend, um kostengünstig und flexibel produzieren zu können. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen konnten zeigen, dass Anlagenkapazitäten < 100 MWth die Produktionskosten deutlich erhöhen. Eine Abfall-basierte Methanolproduktion ist attraktiver als Strombasiertes e-Methanol, führt aber auch zu höheren Emissionen. Eine Stromproduktion im Grundlastbetrieb ist teurer als mit fossilen Brennstoffen, das Potenzial liegt also eher in flexibler Betriebsweise zur Spitzenlastabdeckung. Flexible Cogeneration-Anlagen haben hohe Produktionskosten (>200-300 €/MWh), können aber zur Netzstabilisierung beitragen, wenn entsprechende Förderungen vorliegen. Die Lebenszyklusanalyse zeigte ein ausreichend hohes Emissionsminderungspotenzial, sofern Emissionskredite aus einer vermiedenen Müllverbrennung berücksichtigt werden können. Biomasse-reiche Abfallfraktionen sind diesbezüglich vorteilhaft. Förderinstrumente und bindende Recycling-Ziele sind zudem notwendig, um auch eine Produktion von chemischen Zwischenprodukten zu ermöglichen.