Effizientere Verbrennung fossiler Energieträger: Mehr Energie – weniger Asche

Das kennt jeder, der schon einmal an einem gemütlichen Kaminfeuer gesessen hat: Sobald das wärmende Feuer erloschen ist, heißt es die Asche zu entsorgen. Ähnliches passiert auch, wenn Kohle in der Industrie zur Energiegewinnung verbrennt – übrig bleibt eine Menge Asche.

„Dieser Abfall zeigt, dass bei der herkömmlichen Verbrennung nur ein Teil der in der Kohle gespeicherten Energie genutzt wird“, sagt Prof. Dr. Stefan Nolte von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Angesichts der wieder steigenden Bedeutung des Energieträgers Kohle in Deutschland und des stetig wachsenden Energiehungers in den Industrie- und Schwellenländern seien daher neue, effizientere Verfahren zur Vergasung der Kohle gefragt, so der Physiker weiter. Für bisherige Verfahren, wie die sogenannte Wirbelschicht- und die Festbettvergasung, fehlen für die Weiter- und Neuentwicklung bislang fundierte Modellsysteme.

Die Prozesse während der Vergasung fossiler Energieträger im Detail zu studieren und so den Weg für eine effizientere Energieträgerwandlung zu ebnen, das ist das Ziel des soeben gestarteten Forschungsvorhabens HITECOM an der Universität Jena und der TU Bergakademie Freiberg. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt, das an den Zentren für Innovationskompetenz (ZIK) „ultra optics“ (Jena) und „Virtuhcon“ (Freiberg) angesiedelt ist, mit insgesamt rund 2,2 Millionen Euro.

HITECOM steht für „High Temperature Conversion Optical Measurement“. In dem gemeinsamen Projekt wollen die Forscher die an Brennstoffpartikeln ablaufenden Reaktionen und Veränderungen unter kontrollierten Laborbedingungen hochaufgelöst erfassen. Dazu simulieren sie den Vergasungsprozess und nutzen optische in-situ Messtechniken, um Hochtemperatur-Konversionsprozesse abzubilden und realitätsnah zu beschreiben. „Davon versprechen wir uns, erstmals die vorhandenen numerischen Modelle dieser komplexen Vorgänge experimentell zu validieren, aus denen dann eine effiziente Strategie zur Weiterentwicklung entsprechender Technologien hervorgehen kann“, so Projektleiter Dr. Roland Ackermann vom Institut für Angewandte Physik der Uni Jena. Neben dem Einfluss des Drucks und der Temperatur wollen die Forscher aus Jena und Freiberg auch den Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit der Gase eingehend untersuchen.

Die Forscher am ZIK „ultra optics“ um Prof. Nolte und Dr. Ackermann werden sich im Rahmen des Projekts auf die Entwicklung der optischen in situ-Messtechnik konzentrieren. Mit ihrer Hilfe wird es möglich sein, bislang nicht zugängliche Parameter der Vergasung unter hohem Druck und hoher Temperatur bei hoher räumlicher Auflösung zu messen. Darüber hinaus wird mit „fs-CARS“ ein Spektroskopieverfahren entwickelt, welches für ein verbessertes Verständnis der Moleküldynamik in Gasgemischen sorgen soll.

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Nolte
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße 15, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 947820
E-Mail: stefan.nolte[at]uni-jena.de
Dr. Stefan Guhl
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen
Fuchsmühlenweg 9, Haus 1, 09596 Freiberg
Tel.: 03731 / 394485
E-Mail: Stefan.Guhl[at]iec.tu-freiberg.de