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Superkritisches Kohlendioxid: Forscher untersuchen nachhaltige Stromerzeugung

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Am Projekt CARBOSOLA für die Energiegewinnung aus superkritischem Kohlendioxid sind u.a. die TU Dresden und Siemens beteiligt.

Superkritisches Kohlendioxid, kurz sCO2, ist CO2, das weder flüssig noch gasförmig ist. Erreicht wird dieser Zustand bei 31 Grad Celsius und einem Druck von 74 bar. Forscher wollen diesen Aggregatzustand nun nutzen, um nachhaltig Strom und Wärme zu erzeugen. Der Grund ist einfach: Im superkritischen Zustand verbinden sich die vorteilhaften Eigenschaften von Flüssigkeit und Gas ideal. Turbinen zur Stromerzeugung könnten sehr viel kleiner gebaut werden als Dampfturbinen und dennoch einen höheren Wirkungsgrad haben.

Im Projekt CARBOSOLA haben sich u.a. die TU Dresden, das Helmholz-Zentrum Dresden-Rossendorf, die Siemens AG und das DLR zur Forschung an superkritischem Kohlendioxid zusammengeschlossen. Als Wärmequelle wollen die Forscher ausschließlich Solarwärme oder Abwärme verwenden. Mit dem Forschungsprojekt steigt Deutschland in die sCO2-Technologie für die Stromerzeugung aus nichtfossilen Wärmequellen ein.

Vor wenigen Wochen wurde unter Beteiligung der Dresdner Wissenschaftler die „European sCO2 Research & Development Alliance“ in Paris gegründet. Das Netzwerk soll Wissenschaftler, Hersteller und Anwender auf europäischer Ebene zusammenbringen. Im Gegensatz zu den USA und Asien steht die sCO2-Technologie in Europa noch am Anfang.

Insbesondere die Abwärme industrieller Prozesse, Motoren oder Gasturbinen könnten über superkritisches CO2 für die nachhaltige Stromerzeugung genutzt werden. Der CO2-Ausstoß könnte signifikant gesenkt werden.

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.

Prof. Uwe Gampe, Projektkoordinator an der TU Dresden

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. Dabei sollen beispielsweise Fragen zum Strömungsverhalten, der Wärmeübertragung sowie Messtechniken und Regelungsstrategien gelöst werden.

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An der TU Dresden gibt es bereits seit März 2019 ein Labor „Superkritisches Kohlendioxid“. Das Forschungslabor bündelt Kompetenzen rund um superkritisches CO2 und stellt eine Plattform für die interdisziplinäre Zusammenarbeit dar. Das Projekt CARBOSOLA und das suCOO-Lab sind Beispiele für die enge Kooperation der TU Dresden mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen im Rahmen des Wissenschaftsverbundes DRESDEN-concept.

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