10/03/2011 - Kokumulation, effiziente Energiegewinnung

Menéame

Die derzeitige Situation auf dem Energiemarkt und die neuen Vorschriften zur Begrenzung der Emissionen in Verbrennungssystemen erfordern einen neuen zukunftsorientierten Ansatz, der die notwendigen Instrumente zur Verringerung der zunehmenden Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und zur Förderung des Einsatzes erneuerbarer, effizienter und umweltfreundlicher Energiequellen enthält. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Verwendung fossiler Brennstoffe, insbesondere der Kohleeinsatz in Wärmekraftwerken, in den kommenden Jahren weiterhin notwendig sein wird. Die Forschung sollte daher auf die effiziente Nutzung dieser Kraftstoffe und die Verringerung der Treibhausgasemissionen in diesen Systemen ausgerichtet werden.

Eine der Optionen, die in den letzten Jahren in Nordeuropa genutzt wurden, ist die Verwendung von Biomasse zur "Kokkung" mit Kohle in konventionellen Kesseln. Es gibt zahlreiche Beispiele in Ländern wie den Niederlanden, Dänemark, Finnland, Belgien oder Schweden, wo sie von Waldabfällen bis hin zu Energiepflanzen oder festen Siedlungsabfällen verwendet werden. In Spanien ist die Einführung von Biomasse in den Bereich der Stromerzeugung gering, wobei nur einige Demonstrationsanlagen hervorgehoben werden.

Die Gruppe des CIRCE-Laboratoriums für die Ko-Verbrennung arbeitet seit zehn Jahren an der theoretischen und experimentellen Untersuchung der Verwendung von Biomasse in Verbrennungssystemen, sowohl isoliert als auch in Kokombusthion, um ihre thermische Nutzung in verschiedenen Anwendungen zu bewerten.

Bei der Kokombustetion handelt es sich um die gemeinsame Verwendung zweier Brennstoffe, in diesem Fall Kohle und Biomasse, in einem Verbrennungssystem oder Kessel, das ursprünglich zur Verbrennung von Kohle entwickelt wurde. Die Nutzung einer erneuerbaren Ressource, die in vielen einheimischen Fällen mit einem Netto-CO2-Ausstoß von etwa Null verbunden ist, ist von Vorteil. Für die Einführung dieser Technologie in Erzeugungsanlagen ist angesichts der Heterogenität der Biomasse und ihrer Unterschiede mit der Kohle eine umfassende experimentelle und theoretische Forschung erforderlich, die die Kosten für die Kraftstoffkonditionierung, die potenziellen Betriebsprobleme und die wirtschaftliche Lebensfähigkeit der Technologie bewertet.

Die CIRCE-Forschungsgruppe hat mehrere Versuchsanlagen mit fortgeschrittener Instrumentierung entwickelt und gebaut, um den gesamten Zyklus der Biomasse in energetischen Nutzungen zu untersuchen: Vorbehandlung, Konditionierung und Verbrennung. Die erste Linie betrifft die Vorbehandlung von Biomasse, um die Produktqualität zu verbessern und die Lager- und Transportkosten zu senken. Die erforderlichen Vorbehandlungen variieren je nach Prozess, aber sie sind fast immer präzise getrocknet und ein oder zwei Phasen der Zerkleinerung und Schleifen. In den Laboratorien der Gruppe wird die Charakterisierung von Zwangstrocknungsprozessen in Rotationstrocknern untersucht. Dazu verfügen sie über einen weithin bemannten Trockner mit einer maximalen Kapazität von 250 kg/h feuchter Biomasse.

Eine zweite Forschungslinie betrifft das Schleifen von Biomasse. Dazu sind verschiedene Arten von Schlag- und Schermühlen und Bohrstufen verfügbar, von der Laborgröße bis hin zur halbindustriellen Skala, mit der Möglichkeit, die Mühle bis zu den Zielgrößen von 5 bis 0,5 mm zu vermahlen. In dieser Anlage ist auch eine vollständige Messvorrichtung für die Charakterisierung des Prozesses vorhanden.

Die dritte Forschungslinie konzentriert sich auf die Charakterisierung der Verbrennung fester Brennstoffe unter ähnlichen Bedingungen wie in einer Erzeugungsanlage. Das CIRCE Cocombustion Laboratory verfügt über eine Pilotanlage mit einer thermischen Leistung von 500 kW, die mit fortschrittlichen Messsystemen ausgestattet ist, die Instabilitäten erkennen, den Einfluss von Betriebsparametern analysieren, die Schadstoffemissionen kontrollieren, die Verschmutzungsprobleme untersuchen oder die Zusammensetzung der Asche bei der Einführung verschiedener Arten von Biomasse verändern. Die Ergebnisse werden mit numerischen Modellen verglichen, die es ermöglichen, Instabilitäten des Flusses zu erkennen und vorherzusagen und die Betriebsbedingungen zu verbessern.

Diese Arbeiten werden im Rahmen von Projekten des nationalen FuE-Plans und der Europäischen Kommission in Zusammenarbeit mit verschiedenen Forschungsgruppen sowohl des öffentlichen Sektors als auch der Universität Carlos III in Madrid und der Technischen Universität München sowie des privaten Sektors mit Unternehmen wie ENDESA Generation oder Union FENOSA durchgeführt.

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