• Lösungen
    Wir entwickeln nachhaltige Lösungen,
    die auch in Zukunft für 9 Mrd. Menschen bezahlbar sind!

Forschung & Entwicklung - Zusammenarbeit

Unabhängig von auftragsgebundenen Forschungsprojekten sieht sich die SWU in der Pflicht ihre Möglichkeiten zur generellen Entwicklung zukunftsfähiger Projekte auszunutzen. Dies konnte immer nur im Rahmen der zur Verfügung stehenden finanziellen und materiellen Mittel geschehen. So wurden teilweise durch Unterstützung anderer Partner meist aber nur mit den eigenen finanziellen und materiellen Ressourcen Lösungen erarbeitet, die es gestatten bisherige Lösungen durch bessere und preiswertere Lösungen zu ersetzen. Beispiele hierfür sind die unten angeführten Projekte, für deren Weiterentwicklung und materielle Umsetzung Partner gesucht werden. Weitere Beispiele können auf Anfrage mitgeteilt werden.

Effiziente Energieerzeugung bei gleichzeitiger Netzstabilisierung und Energiespeicherung

Zielstellung:

Versorgung von Industrie und Bevölkerung mit erneuerbarer Energien unter Nutzung fossiler Energiequellen zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit bei gleichzeitiger Einhaltung aller Umweltauflagen :

  • Radikale Minimierung der CO2 – Emission durch einfache Verfahren  der CO2 – Abscheidung
  • Vermeidung  jeglicher NOx – Emissionen
  • Speicherung von Energiespitzen und deren verlustarme Nutzung (Kompensation der Maxima und Minima)
  • Deutliche Erhöhung der Kraftwerkswirkungsgrade
  • Einfaches und störunanfälliges Energiemanagement  der Netze, Verringerung des Ausbaubedarfs der Netze
  • Fähigkeit zur Verkraftung wachsende Mengen an erneuerbaren Energien ohne Systemwechsel.

Lösung durch Modifizierung des GuD – Kraftwerkskonzeptes:

  1. Erneuerbare Energien erzeugen bei Bedarf flüssigen und/oder Druck-Sauerstoff
  2. Einsatz von LNG und Sauerstoff  als Brennstoffgemisch der Gasturbine unter Zugabe von CO2 statt N2
  3. Der Dampfkreislauf wird statt mit Wasserdampf mit reinem überkritischem CO2 im fluiden Zustand betrieben
  4. Rückgewinnung von Wasserdampf und CO2 aus den Verbrennungsgasen durch stufenweise Kühlung unter Nutzung der Kältepotentiale von LNG und eventuell flüssigem Sauerstoff

Durchführung von Modellrechnungen mit dem Programm EBSILON Professional der SOFBID GmbH ergaben, nicht optimiert, einen  elektrischen Wirkungsgrad von ca. 85 % vor allem durch Ausnutzung der Kältepotentiale, der jeweiligen Dampfdrücke, des verbesserten Kraftwerkswirkungsgrades durch CO2-Einsatz und der Nutzung der Umgebungstemperatur.

Pyrolyse-Anlage

Ziel:

 Rückgewinnung von Erdölersatzfraktionen und anderen Inhaltsstoffen, wie Metallen, A-Kohle (carbon black) und Pyrolysegas aus Abfallkunststoffen, Reifen-  und Gummimaterialien.

Grundprinzip:

Abfallkunststoffe und Altgummi aus der Reifenindustrie sowie andere kunststoff- und gummiähnliche Industrieabfälle werden unter Zugabe eines Katalysators in Behälter gefüllt und unter Pyrolysegas und/oder Stickstoffatmosphäre in definierten Schritten erwärmt, pyrolysiert und danach wieder abgekühlt. Es liegen Erfahrungen und Produktmuster einer 30 000 t/a –Anlage vor

Durch die spezielle Anordnung und Betriebsweise wird gewährleistet, dass eine gegenüber bekannten Anlagen verbesserte Nutzung der zur Pyrolyse benötigten Wärmepotentiale beim Betrieb der Anlage erfolgt, die darüber hinaus noch flexibel an unterschiedliche Aufgabenstellungen und unterschiedliche Einsatzmaterialien angepasst werden kann. Außerdem wird durch eine geeignete Temperaturführung die Auskreisung minderwertiger Pyrolysegasbestandteile ermöglicht. Diese Gase werden in den Brenngasstrom bzw. Abgasstrom der Ofenanlage zur indirekten Beheizung der Behälter eingeleitet. Damit entfällt eine separate Abgasreinigung für die Abfallgase der Pyrolyse, sie werden zusammen mit dem Brennerabgase der Rauchgasreinigung zugeführt und dabei bereits weitestgehend mit verbrannt. Die geschlossene Produktführung gewährleistet in hohem Maße die Einhaltung hoher Sicherheits- und Umweltstandards. Die Pyrolyse wird im sogenannten Batch-Verfahren durchgeführt. Dies gewährleistet eine regelmäßige Wartung und Reinigung der zur Verunreinigung neigenden Anlagenteile.

Ausbeute und Qualitäten der Pyrolyseprodukte

Ausbeute und Zusammensetzung der Pyrolyseprodukte sind abhängig von den Einsatzstoffen:

Altreifen: ca. 15 % Gase, 38 % Leichtöl, 34 % Carbon Black, 10 % Stahl, Rest Wasser
Kunststoff:  ca. 15 % Gase, 50-60 % Leichtöl, 25 -35 % Carbon Black, Rest Wasser

Siedekurve der Leichtöle

Die „alternative Kläranlage“

  • Abkehr vom bisherigen starren Anlagenaufbau
  • Verringerung des Platzbedarfs auf ein Drittel
  • Verringerung der Investitionskosten um Mindestens 30 %
  • Schnelle, gründliche und kostengünstige Abtrennung der Feststoffe mittels Schwerkraftverfahren nach Zugabe von speziellen Flockungsmitteln und anderen natürlichen organischen Zusatzstoffen
  • Einsatz von Schnellabsetzbehältern erlaubt TS-Gehalte im Schlamm von 20% und höher ohne Einsatz von Filtern und bei sehr geringem Energieeinsatz
  • Bei Waschwässern aus Kohle- und Kiesgruben ergibt sich in dieser Stufe bereits eine Reinigungs-leistung von 99,93%
  • Bei kommunalen Abwässern ist die Reinigungsleistung etwas geringer, liegt aber oft oberhalb der für die nächste Stufe notwendigen organischen Fracht und ist abhängig von der Abwasserqualität
  • Weitere Reinigung erfolgt in speziell ausgelegten Bioreaktoren, dadurch in den meisten Fällen Einsparung der teuren Becken für Vorklärung und biologischer Klärung. Nur bei sehr großen Anlagen werden auch hier traditionelle Klärbecken bevorzugt.
  • Die Schlammentwässerung ist bereits nach einer Stufe so effektiv, dass in vielen Fällen teure Entwässerungsaggregate überflüssig werden
  • Speziell entwickelte Filterpressen gestatten eine Entwässerung über 50% mit geringem Energie-aufwand.
  • Die folgende Pelletierung schafft eine rieselfähige Konsistenz der Schlämme und erlaubt die weitere Trocknung in Rieseltrocknern bis auf einen Feuchtegehalt von 90% und höher.
  • Danach erfolgt vorzugsweise die Vergasung der getrockneten Schlämme in einem Reaktor, wobei das Synthesegas zum Betrieb von Gasmotoren zur Stromerzeugung verwendet wird. Das heiße Synthesegas dient zur Pellet-trocknung. Die entstehende Abgaswärme der Gasmotoren kann zur Heizung verwendet werden oder über eine ORC-Anlage zusätzlich Strom erzeugen.
  • Die Gesamtanlage ist energieautark mit einer zusätzlichen Energieproduktion von ca. 10-15 % des Heizwertes des Klärschlammes.

Submarine Trinkwassergewinnung unter minimalem Energieaufwand

Trinkwassergewinnung aus Meerwasser durch submarinen Umgebungsdruck von ca. 50-70 bar (bei einer in den Weltmeeren üblichen Salzkonzentration von etwa 3,06 %) in ca. 500-700 m Tiefe Innenseite der Umkehrosmoseanlage ist mit Zylinder verbunden, der pneumatisch evakuiert werden kann. Die Außenseite der Membran liegt bei hydrostatischem Umgebungsdruck von ca. 50-70 bar. Der anliegende Druckunterschied füllt de3n Zylinder mit Süßwasser Die Entleerung des Zylinders erfolgt über eine mit diesem Zylinder fest verbundene Pipeline durch Öffnen eines Ventils. Dabei dient derselbe Kolben als Förderanlage. Innen- und Außendruck an der Rohrleitung sind in jeder Tiefe nahezu gleich. Die Entfernung der Anlage zum Ufer spielt keine Rolle. Die selbständige Förderhöhe beträgt 10-15 m über Meeresspiegelniveau. Als Pipeline kann auch eine entsprechend ausgelegte Schlauchleitung verwendet werden, da der Innendruck während der Förderung immer etwas größer als der Außendruck ist.

Vorteile gegenüber Meerwasserentsalzungsanlagen an Land:

  • Keine Versalzung ufernaher Gebiete
  • Geringer Eingriff in die Meeresbiologie
  • Keine Pumpenergie zur Druckerzeugung und zur Wasserentnahme