Saubere Luft in einer globalisierten Welt

Der Kampf gegen schlechte Luft gewinnt in der globalisierten Welt zunehmend an Bedeutung. Viele Länder haben bereits neue Emissionsgrenzwerte
festgelegt – etwa für (CO2).

Information

Seit dem vorindustriellen Zeitalter ist die Menge des in unsere Atmosphäre abgegebenen CO2 drastisch angestiegen. Rund 80 % aller Treibhausgasemissionen wie CO2 entstehen dabei in den Städten. In den letzten Jahren haben sich Regierungen aktiv bemüht, der globalen Erwärmung Einhalt zu gebieten. Strengere Umweltregulierungen und -auflagen zwingen Unternehmen dazu, nach neuen, umweltfreundlicheren Technologien Ausschau zu halten, die die Luftqualität verbessern.

Die Industrie entwickelt derzeit technologische Lösungen, um den Klimawandel abzumildern und die Kohlendioxidemissionen zu senken. Eine Möglichkeit, um CO2-Emissionen in der Atmosphäre zu verhindern, ist die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS). Sulzer bietet Pumpen und Stoffaustauschkomponenten an, die sich in der gesamten CCS-Kette einsetzen lassen. Somit trägt Sulzer-Technologie dazu bei, die negativen Folgen von CO2 für die Umwelt zu lindern.

Städte als Hauptquelle für Umweltverschmutzung

Treibhausgasemissionen nach Wirtschaftssektoren


Emissionen an der Quelle abscheiden

Ein Projekt zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage; CCS) in den USA soll die  Kohlendioxidemissionen (CO2-Emissionen) eines fossil befeuerten Kraftwerks um 90 % senken. Sulzer liefert die für diesen Abscheidungsprozess erforderliche Stoffaustauschtechnologie. Die Lösungen von Sulzer helfen den Kunden, die Effi zienz ihrer Anlagen zu steigern und die Kosten zu senken.

Die USA sind nach China der grösste Emittent von Treibhausgasen weltweit. Die meisten Treibhausgasemissionen in den USA entstehen durch Energieerzeugung. Das WA-Parish-Kraftwerk in Thompsons im US-Bundesstaat Texas ist das grösste fossil befeuerte Kraftwerk der USA und einer der grössten CO2-Emittenten.

CCS ist eine der Technologien, die dazu beitragen können, Treibhausgasemissionen zu senken und eine verantwortungsbewusste Nutzung fossiler Brennstoffe zu ermöglichen. Petra Nova Holdings (ein Joint Venture von NRG Energy und JX Nippon Oil & Gas Exploration) kündigte 2013 an, eine der vier kohlebefeuerten Einheiten des Parish-Kraftwerks mit Kohlenstoffabscheidungstechnologie nachzurüsten. Nach diesem sogenannten Retrofit wird die weltweit grösste Post-Combustion-Kohlenstoffabscheidungsanlage in der Lage sein, pro Jahr 106 Millionen Tonnen CO2 abzuscheiden. Die für Demonstrationszwecke ausgelegte Anlage soll mindestens 90 % des CO2 vom Zulauf abscheiden. Dies entspricht ca. 40 % der Kapazität der Einheit bzw. 12 % der Gesamtkapazität des Kraftwerks. Zudem wird die Anlage weniger Schadstoffe wie Schwefeloxide (SOx) und Stickstoffoxide (NOx) ausstossen. Die im Rahmen der „Clean Coal Power Initiative“ des US-Energieministeriums umgerüstete Einheit des Kraftwerks soll Ende 2016 in Betrieb gehen.

Die Demonstrationseinheit für die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung im Parish-Kohlekraftwerk in Thompsons, TX, USA, befindet sich derzeit im Bau. Die Inbetriebnahme wird für dieses Jahr erwartet.Zum Vergrößern anklicken

Die Demonstrationseinheit für die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung im Parish-Kohlekraftwerk in Thompsons, TX, USA, befindet sich derzeit im Bau. Die Inbetriebnahme wird für dieses Jahr erwartet.

CO2 energie- und kosteneffizienter abscheiden

In einem fossil befeuerten Kraftwerk wie der Parish-Anlage entsteht bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe CO2. Bevor das CO2 in die Atmosphäre gelangt, wird es in einer Absorptionskolonne abgeschieden. Die Kolonneneinbauten, darunter die strukturierten Packungen MellapakTM und Mellapak-PlusTM , werden von Sulzer hergestellt. Sie ermöglichen die effiziente Abscheidung des CO2 vom Rauchgasstrom, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird. Das abgeschiedene CO2 lässt sich dann sicher unterirdisch speichern oder für andere Zwecke verwenden (z. B. für die tertiäre Ölgewinnung).

Kolonnen dieser Art sind in der Regel sehr gross und weisen einen enormen Energieverbrauch auf. Die strukturierten Packungen von Sulzer  verringern die Kolonnengrösse und sparen damit Material, Platz und Kosten. Die Anbieter von CCS-Prozessen sind bestrebt, die Energiekosten zu senken, wann immer dies möglich ist. Mit Produkten von Sulzer lässt sich der Druckabfall im Absorber verringern. Ergebnis: Der Anlagenbetrieb verbraucht weniger Energie. Den Kunden kommt dies in Form geringerer Kapital- und Betriebskosten zugute.

Beim Petra-Nova-Projekt sind die Sulzer-Ingenieure mit weiteren besonderen Herausforderungen konfrontiert, darunter Form, Material und Grösse der Türme. Zwei der Türme sind rechteckig und bestehen aus Zement. Auch wenn dies im Hinblick auf Fertigung und Design der neuen Einbauten sinnvoll ist, musste das Sulzer-Team zahlreiche Berechnungen zur mechanischen Festigkeit der zylindrischen Kolonnen neu anstellen. Die erhebliche Grösse der Kolonnen kam als erschwerender Faktor hinzu. Dessen ungeachtet waren die Ingenieure in der Lage, die Anlage in enger Zusammenarbeit mit einem Projektpartner zu optimieren.

CO2 Absorption

Lösungen für verschiedene Glieder der CCS-Kette

Sulzer verfügt über viel Erfahrung im Bereich der Stoffaustauschtechnologie für CCS. Das Unternehmen lieferte die Kolonneneinbauten sowie das Ingenieur-Know-how für zwei der weltweit grössten Demonstrationsprojekte für die CO2-Abscheidung – darunter das SaskPower-Boundary-Dam-CCS-Projekt in Kanada. Die Technologie ermöglicht es den Kunden, grosse Teile des Rauchgases wirksam zu behandeln. Dies ist umso wichtiger, als es häufig nicht nur darum geht, CO2 vom Gasstrom abzuscheiden, sondern auch die NOx- und SOx-Emissionen. Neben der Stoffaustauschtechnologie bietet Sulzer auch Pumpen für verschiedene Abläufe in der CCS-Kette an. Solche Pumpen sorgen beispielsweise für die Zirkulation von Flüssigkeiten im Abscheidungsprozess. Zu den weiteren Anwendungsbereichen zählen die Verdichtung, der Transport (z. B. über Pipelines) und die Einspeicherung des abgeschiedenen CO2.

Im WA-Parish-Kraftwerk wird das abgeschiedene CO2 für die tertiäre Ölgewinnung in der Golfküstenregion verwendet. Die Verantwortlichen  versprechen sich davon eine Steigerung der Ölfördermenge von etwa 500 Barrel pro Tag auf ca. 15 000 Barrel pro Tag. Neben der langfristigen  Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Kraftwerken wird damit auch die Ölförderung lukrativer.

Auch wenn sich die CCS-Technologie noch in einem frühen Stadium befindet, haben Pilotprojekte weltweit deren Wirksamkeit bereits unter Beweis gestellt. Sulzer steht dabei in engem Kontakt mit den Kunden und ist frühzeitig in die Prozessplanungsphase solcher Projekte eingebunden. Das Unternehmen ist fest entschlossen, die Chancen, die sich daraus ergeben, zu nutzen.

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