Eine Turbine, die mit superkritischem CO2 funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so gross sein wie eine herkömmliche Dampfturbine. ©Bild: Eckhold/TU Dresden

TU Dresden: Wissenschaftler wollen neue Energietechnologie mit superkritischem CO2 entwickeln

(ee-news.ch) Wissenschaftler der Technischen Universtität Dresden und des Helmholz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickeln in den kommenden drei Jahren gemeinsam mit Siemens und dem Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine neue Energietechnologie, die mithilfe von superkritischem Kohlendioxid (sCO2) nachhaltig Strom produziert. Als Wärmequellen wollen die Wissenschaftler ausschliesslich Solar- und Abwärme nutzen.


Das Verbundprojekt Carbosola soll den Einstieg Deutschlands in die sCO2-Technologie für die Stromerzeugung aus nichtfossilen Wärmequellen markieren. Als superkritisch wird der Zustand bezeichnet, in dem Kohlenstoffdioxid weder flüssig noch gasförmig vorliegt. Das erreicht die Substanz bei etwa 31 Grad Celsius und 74 bar. Hier verbinden sich vorteilhafte Eigenschaften der Flüssigkeit und des Gases. Turbinen zur Stromerzeugung arbeiten dann mit einem höheren Wirkungsgrad und sind sehr viel kleiner als Dampfturbinen der gleichen Leistung. Die Energiewissenschaftler und Ingenieure wollen mit Hilfe von superkritischem CO2 die Abwärme von industriellen Prozessen, Motoren, Gasturbinen und Wärme aus Solarkraftwerken für die nachhaltige Stromerzeugung nutzen.

Kleiner, aber höherer Wirkungsgrad
Die Technologie, die auf superkritischem CO2 basiert, soll nur noch etwa ein Fünftel so gross sein wie eine herkömmliche Dampfturbine. Da sich das superkritische Kohlendioxid in einem geschlossenen Prozess befindet, werde kein CO2 freigesetzt. Zudem sei der Wirkungsgrad deutlich höher als bei bisherigen Technologien, so Prof. Uwe Gampe, Projektkoordinator an der TU Dresden und selbst Energietechniker.

Offene Fragestellungen klären
Mit dem Bau einer Versuchsanlage in Dresden-Rossendorf sowie der Entwicklung eines Demonstrators im Megawatt-Leistungsbereich sollen wichtige Grundsteine für die Entwicklung praxistauglicher Energieanlagen auf Basis von superkritischem CO2 gelegt werden. Mit experimentellen und numerischen Untersuchungen sollen noch offene wissenschaftliche und technologische Fragestellungen zu superkritischen Kohlendioxid-Prozessen beantwortet werden. Dies betrifft vor allem das Strömungsverhalten und die Wärmeübertragung, Messtechniken, Materialfragen sowie effektive Regelungsstrategien.

sCO2-Technologie in Europa noch am Anfang
Im März 2019 wurde das Superkritische Kohlendioxid-Lab an der TU Dresden eröffnet. Das Forschungslabor bündelt Kompetenzen rund um superkritisches CO2 und stellt eine Plattform für die interdisziplinäre Zusammenarbeit dar. Zudem wurde vor wenigen Wochen unter Beteiligung der Dresdner Wissenschaftler die European sCO2 Research & Development Alliance in Paris gegründet. Das Netzwerk soll Wissenschaftler, Hersteller und Anwender auf europäischer Ebene zusammenbringen. Im Gegensatz zu den USA und Asien steht die sCO2-Technologie in Europa noch am Anfang.

Text: ee-news.ch, Quelle: Technische Universtität Dresden (TU Dresden)

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