waste2storage Potenzial der Flugasche als thermochemischer Energie- & CO2 Speicher

Projektverlauf

Gemäß der bearbeiten Themenfelder stand die chemische und physikalische Charakterisierung von möglichen thermochemischen Energiespeichermaterialien im Vordergrund, diese erfolgte mit analytischen Untersuchungsmethoden im Labor wie XRD (Röntgenbeugungsanalyse), XRF (Röntgenfluoreszenzanalyse) und ICP-OES (Atomemissionsspektrometrie) zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung, BET (Ermittlung der inneren Oberfläche und Sorptionseigenschaften), SEM (Scanning Elektron Microskopie) und Laserbeugungsanalyse zur Bestimmung der Korngrößenverteilung und Partikelstruktur und natürlich der STA (Simultane Thermische Analyse, TGA/DSC – Thermogravimetrie und Differenzkalorimetrie) zur Bestimmung des Reaktionsverhaltens für verschiedene Temperaturen und Gasatmosphären (inert, Kohlendioxid mit/ohne Wasserdampf).
Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Projektes war die Untersuchung der Einbindung von Energiespeichersystemen in bestehende Verbrennungsanlagen. Diese Fragestellung wurde für ausgewählte Beispielsysteme mittels Prozesssimulation mit ipsePRO untersucht – die erhaltenen Ergebnisse können entsprechend der realen Anlagengegebenheiten skaliert und übertragen werden.

Meilensteine

1. Zu zeigen, dass bestimmte Flugaschen das Potential haben, als thermochemischer Energie - und CO2 Speicher eingesetzt werden können.

Ergebnisse

Es zeigte sich bei den Untersuchungen, dass viele der Ascheproben tatsächlich eine nachweisbare Speicherkapazität für thermische Energie bzw. CO2 besitzen. Jedoch ist die Speicherdichte (in kJ/kg ausgedrückt) nur bei einigen Flugaschen ausreichend groß, um einen technischen Einsatz andenken zu können.
Besonders ausgeprägt ist die Speichereigenschaft bei Proben aus Verbrennungsanlagen der Papierindustrie, bei welchen Papierfangstoffe aus der Altpapierverwertung mitverfeuert werden. Diese Zusatzstoffe erhöhen den Calciumoxidgehalt (CaO) in der Flugasche signifikant, sodass eine Implementierung eines Energiespeichers für bestimmte Anwendungsfälle angedacht werden kann.
Neben einem Potential zur Energiespeicherung weist thermochemisch aktive Flugasche Kohlendioxid-Speicherwirkung auf (max. 78,6 kg CO2 pro 100 kg CaO). Durch eine zusätzliche Behandlung der Flugasche mit CO2-hältigen Rauchgasen kann somit Kohlendioxid als Carbonat in die Asche eingebunden werden und so aus dem Gasstrom abgeschieden und deponiert werden.

Downloads

• w2s-publizierbarer-endbericht.pdf