Kohle-Kombikraftwerk mit integrierter Kohlevergasung

Unter einem Kohle-Kombikraftwerk mit integrierter Kohlevergasung (IGCC) versteht man ein Kraftwerk, in dem Kohle in einer Vergasungsanlage zunächst in ein brennbares Rohgas umgewandelt wird.

Für die Vergasung von Kohle gibt es verschiedene Vergasungsverfahren. Für IGCC-Kraftwerke eignen sich insbesondere die Flugstromvergasung und die Wirbelschichtvergasung.

Das Rohgas aus der Kohlevergasung, auch Synthesegas genannt, besteht im Wesentlichen aus Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H₂) und Kohlendioxid (CO₂). Weitere Bestandteile sind brennstoffbedingte Schadstoffe, auch Begleitstoffe genannt, die in einer Gasaufbreitungsanlage entfernt werden müssen.

Das Synthesegas wird nach der Reinigung in einem Gas- und Dampf-Kombiprozess zur Stromerzeugung eingesetzt.

Falls eine CO2-Abscheidung vorgesehen ist, oder Wasserstoff das Zielprodukt ist, muss in einem vorgelagerten Verfahrensschritt, der CO-Shift-Reaktion, das Kohlenmonoxid des Synthesegases mit Wasserdampf katalytisch zu CO₂ und H₂ umgewandelt werden.

Für die CO₂-Abscheidung aus dem Synthesegas bieten sich physikalische Absorptionsverfahren wie die Rectisolwäsche, Selexolwäsche oder Purisolwäsche an. Es kommen aber auch chemische Absorptionsverfahren oder Membranverfahren in Frage.

Die CO₂-Abscheidung vor der Verbrennung des Synthesegases wird als Pre-Combustion-Verfahren bezeichnet.

IGCC-Demonstrationskraftwerke wurden erstmals in den 70er- und 80er-Jahren mit Wirkungsgraden bis zu 36 Prozent und Leistungen bis zu 160 MWel realisiert. Mitte der 90er-Jahre folgte die zweite IGCC-Anlagengeneration mit Wirkungsgraden bis zu 45 Prozent und Leistungen bis zu 350 MWel. In der folgenden Tabelle sind die 5 Anlagen der zweiten IGCC-Generation aufgeführt. Weitere IGCC-Demonstrationskraftwerke folgten in China und Japan. Anfang 2013 soll in den USA ein IGCC-Kraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 618-Megawatt seinen Betrieb aufnehmen.

Tab. 1: IGCC-Kraftwerke der zweiten Generation
IGCC-Kraftwerk	Buggenum	Wabash-River	Tampa	Puertollano	Vresova
Standort	Niederlande	USA	USA	Spanien	Tschechien
Inbetriebnahme	1994	1995	1996	1998	1996 (2008)^*
Elektrische Leistung	253 MW	262 MW	250 MW	300 MW	351 (430)^* MW
Brennstoff	Steinkohle + Biomasse	Steinkohle + Petrolkoks	Steinkohle	Steinkohle + Petrolkoks	Braunkohle
Vergasertyp	Shell	E-Gas	GE	Prenflo	Sasol-Lurgi (SFG)^*
Elektrischer Wirkungsgrad (H_u-Basis)	43 Prozent	40 Prozent	42 Prozent	45 Prozent	44 Prozent (41 Prozent)^*
^* Erweiterung der Anlage

IGCC-Kraftwerke erreichen bei dem derzeitigen Stand der Technik elektrische Wirkungsgrade von etwa 45 Prozent. Bis zum Jahr 2020 wird ein Wirkungsgrad von 50 Prozent als erreichbar angesehen. Hierfür sind Optimierungen des IGCC-Kraftwerksprozesses und Weiterentwicklungen der IGCC-Kraftwerkskomponenten wie z. B. Teilquench-Flugstromvergaser, Brennstoffzuführung, Luftzerlegungsanlage, Syngas-Gasturbine und Gasturbinenbrennersysteme erforderlich.

Langfristig können weitere Wirkungsgradsteigerungen erreicht werden, z. B. durch den Hochtemperatur-IGCC-Prozess. Außerdem wird weltweit an der Weiter- bzw. Neuentwicklung der Vergasertechnologie gearbeitet. Eine Neuentwicklung ist z. B. der kompakte Flugstromvergaser der Firma Pratt & Whitney Rocketdyne Technology, USA.

Ein erhebliches Effizienzpotenzial besitzt die Verknüpfung des IGCC-Prozesses mit der Brennstoffzellentechnik zu einem Hybridkraftwerk.

Begriffssynonyme:

Kohle-Kombikraftwerk mit integrierter Kohlevergasung (IGCC): Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC); IGCC-Kombikraftwerk
Vergasung: Gasification
Vergaser: Gasifier
KBR-Vergaser: Kellog Brown & Root-Vergaser; Transportvergaser
PWR-Vergaser: Pratt & Whitney Rocketdyne-Vergaser