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Gut fürs Klima: Aus CO2 wird Energie

Superkritisch und super gut! Dresdner Wissenschaftler entwickeln umweltschonende Energietechnologie mit superkritischem CO2
Eine Turbine, die mit superkritischem CO2 funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so groß sein wie eine herkömmliche Dampfturbine.

Worum geht’s? TU Dresden, Helmholz-Zentrum, Wissenschaft, Kohlendioxid, Energie, Umwelt, Klima

Superkritisch und super gut! Dresdner Wissenschaftler entwickeln umweltschonende Energietechnologie mit superkritischem CO2

Wissenschaftler der TU Dresden und des Helmholz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickeln in den kommenden drei Jahren gemeinsam mit der Siemens AG 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. Für das Verbundprojekt „CARBOSOLA“ hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie nun 2,2 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. Das Forschungsvorhaben markiert den Einstieg Deutschlands in die sCO2-Technologie für die Stromerzeugung aus nichtfossilen Wärmequellen. 

Abwärme nutzen, CO2-Ausstoß senken

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. Damit kann der globale CO2-Ausstoß erheblich gesenkt werden.

Umweltschonende Technologie

„Wir wollen eine umweltschonende Technologie entwickeln, die mit superkritischem CO2 funktioniert und nur noch etwa ein Fünftel so groß ist wie eine herkömmliche Dampfturbine. Da sich das superkritische Kohlendioxid in einem geschlossenen Prozess befindet, wird kein CO2 freigesetzt. Unser Ziel ist es, Wärme besser zu nutzen als das heute der Fall ist und die Energieanlagen zu verkleinern. Gleichzeitig ist der Wirkungsgrad deutlich höher als bisher“, so Prof. Uwe Gampe, Projektkoordinator an der TU Dresden und selbst Energietechniker.

Tauglich für die Praxis

Mit dem Bau einer Versuchsanlage in Dresden-Rossendorf sowie der Entwicklung eines Demonstrators im Megawatt-Leistungsbereich werden wichtige Grundsteine für die Entwicklung praxistauglicher Energieanlagen auf Basis von superkritischem CO2 gelegt. „Mit unseren experimentellen und numerischen Untersuchungen wollen wir noch offene wissenschaftliche und technologische Fragestellungen zu superkritischen Kohlendioxid-Prozessen beantworten. Dies betrifft das Strömungsverhalten und die Wärmeübertragung, Messtechniken, Materialfragen sowie effektive Regelungsstrategien“, so Prof. Uwe Hampel, Inhaber der Professur für Bildgebende Messverfahren für die Energie- und Verfahrenstechnik der TU Dresden und Leiter der Abteilung für Experimentelle Thermofluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.

Text: PR
Foto: Karsten Eckold/TU Dresden

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