Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Techn. Biowissenschaften
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Leiter Projektgruppe

Projektass. Dipl.-Ing. Dr.techn. Stefan Penthor


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Projektgruppe: Zero Emission Technologies

Leiter: Projektass. Dipl.-Ing. Dr.techn. Stefan Penthor

Der Schwerpunkt der Projektgruppe liegt auf dem Bereich Energietechnologie mit dem Ziel die Treibhausemissionen beträchtlich zu reduzieren. Im Folgenden werden drei generelle Ansätze vorgestellt:

  1. Steigerung der Energieeffizienz in industriellen Prozessen
  2. Substitution fossiler Energieträger durch erneuerbare Brennstoffe
  3. CO2 Abscheidung  mittels  Energieumwandlungsprozessen

Die Projektgruppe "Zero Emission Technologies" konzentriert sich auf Projekte aus dem Bereich Energietechnik, die generell eine Reduktion von klimarelevanten Emissionen zum Ziel haben. Dabei werden insbesondere folgende Themen als strategische Kernbereiche verfolgt:

  • Innovative Wirbelschichtverfahren zur CO2 Abscheidung (Chemical Looping Combustion)
  • Katalytische Reformierung in der Wirbelschicht (Chemical Looping Reforming)
  • Verbrennung mit Reinsauerstoff (OxyFuel) in der Wirbelschicht
  • Analyse und Optimierung von industriellen Wirbelschichtfeuerungen
  • Technoökonomische Evaluierung für den Ersatz von fossilen Energieträgern im industriellen Umfeld



Die Projektgruppe "Zero Emission Technologies" ist grob in drei Arbeitsbereiche unterteilt:

 


120kW DCFB CL pilot rig

Arbeitsgruppe Chemical Looping Technologie


Der Begriff Chemical Looping bezieht sich auf Prozesse bei denen eine chemische Reaktion in zwei Schritte, die in zwei Reaktoren stattfinden, unterteilt wird. Dabei zirkuliert ein chemisch reaktiver Feststoff zwischen diesen beiden Reaktoren. Der Feststoff reagiert in einem Reaktor und wird in dem anderen Reaktor wieder regeneriert. Im Rahmen dieser beiden Reaktionen werden Wärme und/oder Stoffe zwischen den Reaktoren transportiert. In der Regel werden für solche Prozesse Zweibett-Wirbelschichtsysteme verwendet. Je nach Art der transportierten Stoffe und der gewonnen Produkte, gibt es verschiedene Anwendungsgebiete für Chemical Looping Technologien. Der Fokus der Forschungsgruppe liegt auf den beiden Technologien Chemical Looping Combustion (Verbrennung) und Chemical Looping Reforming (Reformierung). Bei beiden Technologien wird durch den zirkulierenden Feststoff Wärme und Sauerstoff von einem Reaktor in den anderen transportiert. Die Hauptbeiträge der Arbeitsgruppe liegen im Bereich Prozessdesign und –modellierung sowie in den Bereichen Reaktordesign und –optimierung.


100kW Oxyfuel pilot rig

Arbeitsgruppe Oxyfuel Verbrennung


OxyFuel bezeichnet eine Verbrennungstechnologie, bei der anstatt der Verbrennungsluft eine synthetische Mischung aus reinem Sauerstoff und rezirkuliertem Abgas zum Einsatz kommt. Ziel ist ein CO2-reiches Abgas zu erhalten, welches als Ausgangspunkt für Carbon Capture and Storage (CCS) Technologien dienen kann. Die Verbrennungsluft wird durch eine Mischung aus rezirkuliertem Rauchgas und Sauerstoff ersetzt. Dadurch wird Stickstoff völlig verdrängt und eine Anreicherung von CO2 im Abgasstrom ermöglicht. Die Sauerstoffkonzentration in der synthetischen Oxidationsgasmischung bietet einen zusätzlichen Freiheitsgrad und ermöglicht es, die Verbrennung an den jeweiligen Brennstoff anzupassen.
 


Forschungsschwerpunkte sind dabei

  • Oxyfuel Verbrennung alternativer Brennstoff
  • Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft bei thermischen Entsorgungsanlagen

Arbeitsgruppe Prozess Simulation_η max

Prozess Simulation leistet einen essenziellen, unerlässlichen Beitrag zur erfolgreichen Entwicklung und Implementierung neuer, hoch effizienter Produktionsprozesse in der Energie- und Verfahrenstechnik. Die Gruppe der ‚Prozess Simulation‘ war von Anfang an in den Prozess der Umsetzung der Zwei-Bett-Wirbelschicht Technologie in den beiden Biomassekraftwerken Güssing und Oberwart mit eingebunden. Kontinuierliche Optimierung und Effizienzsteigerung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist ein Beispiel für die zahlreichen aktuellen Forschungsaktivitäten der Projektgruppe. Die Aufgaben der Forschungsgruppe umfassen unter anderem

  •  Plausibilitätsbetrachtungen/-berechnungen,
  • Massen- und Energiebilanzen für neue Produktionsprozesse,
  • Entwicklung effizienter Prozesskonfigurationen sowie
  • Bilanzierung/Auslegung neuer Anlagenkonzepte in der Energie- und Verfahrenstechnik.

 

Darüber hinaus ist es energietechnisch höchst effizient und betriebswirtschaftlich äußerst rentabel, mithilfe der Prozesssimulation eine detaillierte Bilanzierung bestehender Anlagen/Kraftwerke  vorzunehmen, um anschließend das Leistungs- bzw. Wirkungsgradpotenzial der Anlagen errechnen und evaluieren zu können.

Des Weiteren beschäftigt sich die Forschungsgruppe "Prozess Simulation" ebenfalls mit der Verbrennung von Haushalts- und Sondermüll sowie von biogenen Reststoffen in Wirbelschichtanlagen.


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