Superkritisch! Wissenschaftler der TU Dresden bündeln Kompetenzen für die umweltschonende Nutzung von Wärmequellen

Am 21. März 2019 wurde das „Superkritische Kohlendioxid-Lab“ (suCOO-Lab) an der TU Dresden eröffnet. Im suCOO-Lab bündeln Wissenschaftler der Fakultäten Maschinenwesen, Elektrotechnik und Informationstechnik, Mathematik und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf ihre Kompetenzen und Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der nachhaltigen Energietechnik. Gemeinsames Ziel ist, Wärmequellen auf der Basis von superkritischem CO₂ umweltschonend zu nutzen.

Superkritisches CO₂ ist der Zustand, in dem Kohlenstoffdioxid weder flüssig noch gasförmig vorliegt. Diesen Zustand erreicht die Substanz bei etwa 31 Grad Celsius und 74 bar (entspricht 7,4 Megapascal). Im superkritischen Zustand verbindet CO₂ die besten Eigenschaften des Gases mit den besten Eigenschaften der Flüssigkeit. Dieses Potential nutzt die Industrie bisher z. B. für die schonende Entkoffeinierung von Kaffee.

Die Energietechniker der TU Dresden wollen mit Hilfe von superkritischem CO₂ die Abwärme von Schiffs- oder Lokomotivmotoren, industriellen Gas- oder Motorenkraftwerken und solarthermischen Kraftwerken erstmals für die nachhaltige Stromerzeugung nutzen. Damit soll die enorme Freisetzung von Wärme in die Atmosphäre stark reduziert und der zunehmenden Erderwärmung begegnet werden. 

Das CO₂ durchläuft zur Stromerzeugung einen geschlossenen Kreislauf. Zunächst wird es verdichtet und nimmt Wärmeenergie auf. Anschließend wird die dem CO₂ zugeführte Energie genutzt, um eine Turbine anzutreiben und auf diese Art Strom zu erzeugen.

„Eine Turbine, die mit superkritischem CO₂ funktioniert, muss bei gleicher Leistung nur etwa ein Fünftel so groß sein wie eine herkömmliche Dampfturbine. Da sich das superkritische CO₂ in einem geschlossenen Kreislauf befindet, wird kein CO₂ an die Umgebung abgegeben. Unsere Vision ist, Wärme so nachhaltig zu nutzen, dass die Energieanlagen insgesamt kleiner werden und effizienter betrieben werden können“, sagt Dr.-Ing. Andreas Jäger, Leiter des suCOO-Lab und Energietechniker an der Fakultät Maschinenwesen. „Nachdem die USA und Asien das enorme Potential von superkritischem CO₂ schon lange erkannt haben, zieht Europa endlich nach. Wir haben uns in Dresden zum suCOO-Lab zusammengeschlossen, um die Forschung für die superkritische Energieerzeugung in Deutschland voranzubringen.“  

Der erste Demonstrator soll mit dem Forschungspartner Siemens entwickelt und auf einer Versuchsanlage, die in Dresden-Rossendorf entsteht, getestet werden. Das suCOO-Lab ist ein Beispiel für die enge Kooperation der TU Dresden mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen im Rahmen des Wissenschaftsverbundes DRESDEN-concept.

Informationen für Journalisten:
Dr.-Ing. Andreas Jäger
Fakultät Maschinenwesen
Institut für Energietechnik
Professur für Technische Thermodynamik
Tel.: 0351 463-34669