Rekuperation von Abwärme mit Wärmepumpen für Carbon Capture (RekupCC)

INNOKOM-Projekt, Förderkennzeichen 49VF250040

STATUS & LAUFZEIT

Laufend: 01.05.2026 bis 31.10.2028

FORSCHUNGSEINRICHTUNG

Thermische Abfallbehandlungsanlagen (TAB) erzeugen CO2-Emissionen, deren Menge derzeit auf rund 25 Mio. t CO2-Äquivalente pro Jahr geschätzt wird. Das bei der Abfallverbrennung entstehende CO2 gilt als unvermeidlich, weshalb die CO2-Abscheidung aus dem Verbrennungsgas die einzige sinnvolle Möglichkeit darstellt, den Eintrag des Treibhausgases in die Atmosphäre zu verhindern.

Absorptionsverfahren gelten bisher als einzige verfügbare Technologie mit dem erforderlichen Reifegrad für diese Aufgabe. Ihr großer Nachteil ist ihr hoher Bedarf an thermischer Energie für die Regeneration des Absorptionsmittels. Am IUTA durchgeführte Prozessimulationen der CO2-Abscheidungen durch Absorption in Monoethanolamin (MEA)-Lösungen und Diglykolamin (DGA)-Lösungen ergaben einen spezifischen Energiebedarf zur Desorption von etwa 3,6 GJ pro Tonne abgeschiedenes CO2 bei 120°C. Zusätzlich werden etwa 3,1 bis 4,9 GJ pro Tonne abgeschiedenes CO2 zur Kühlung an verschiedenen Stellen des Gesamtprozesses benötigt.

Die Abwärme des Abfallverbrennungsprozesses zu nutzen, um den thermischen Energiebedarf der CO2-Abscheidung zu decken, ist grundsätzlich möglich, aber diese Abwärme wird längst schon anderweitig benötigt: THB, die mehrheitlich im kommunalen Besitz sind, sind vielerorts schon Teil der kommunalen Wärmeplanung. Wenn nun die in der Verbrennungsanlage anfallende Abwärme zum Betrieb der CO2-Abscheidung genutzt wird, sinkt für die betreibende Kommune die produzierbare Menge an Strom und Fernwärme.

Im Projekt RekupCC wird die Integration von Hochtemperatur-Wärmepumpen in die Prozesse der CO2-Abscheidung und CO2-Desorption als mögliche Lösung für dieses energiewirtschaftliche Dilemma untersucht. Ziel ist die Nutzung der im Prozess benötigten Kühlenergien als Abwärmequellen zur Speisung einer Hochtemperatur-Wärmepumpe, die wiederum die Wärme zur Aufheizung der beladenen Absorptionslösung bereitstellt, damit das gelöste CO2 desorbieren kann. Die bisher bestehende Abwärme der TAB bleibt davon unberührt und steht weiter für die kommunale Wärmeplanung zur Verfügung.

Für die beiden CO2-Absorptionsverfahren Aminwäsche und Alkalikarbonatwäsche, die unterschiedliche Temperaturniveaus für die Desorption benötigen, wird nun untersucht, ob und unter welchen Randbedingungen eine Verschaltung mit Wärmepumpen möglich und am effizientesten ist. Da die zu verschaltenden Einzelprozesse alle dem Stand der Technik entsprechen, können die mittels Prozessimulation gewonnenen Ergebnisse anschließend zeitnah von Anlagenbauern und TAB-Betreibern umgesetzt werden.

FÖRDERHINWEIS

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen des Programms INNO-KOM „Förderung der Innovationskompetenz mit gemeinnützigen Industrieforschungseinrichtungen“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Ansprechpartner
Björn Wölk, M. Sc.
+49 2065 418-219
woelk@iuta.de