Eisenkraftwerke aus Kohlekraftwerken

CORAL: Combustion of Rechargeable Metal Fuels in Fluidized Bed Boilers

Die nächste Generation der eisenbasierten Energiespeicherung nimmt konkrete Formen an: Das europäische Forschungsprojekt CORAL entwickelt seit September 2024 die technischen Grundlagen, um bestehende Kohlekraftwerke zu CO₂-freien Eisenkraftwerken umzurüsten. Mit einem Budget von fast 4 Millionen Euro und einem internationalen Konsortium führender Forschungseinrichtungen und Industriepartner bringt CORAL die bei Clean Circles entwickelten wissenschaftlichen Erkenntnisse direkt in die industrielle Anwendung.

Von der Grundlagenforschung zur Marktreife

CORAL schlägt die Brücke zwischen der bei Clean Circles entwickelten Spitzenforschung zu metallbasierten Energieträgern und deren großtechnischer Umsetzung. Während Clean Circles die wissenschaftlichen Grundlagen eisenbasierter Energiekreisläufe erforschte, konzentriert sich CORAL auf die praktische Realisierung: die Nachrüstung bestehender Kohlekraftwerke mit Wirbelschichtfeuerung für die Verbrennung von Eisenpulver.

Europäische Spitzenforschung mit Darmstädter Kern

Das auf 3,5 Jahre angelegte Projekt (September 2024 bis Februar 2028) wird von der schwedischen Chalmers University koordiniert und vereint führende europäische Forschungseinrichtungen und Industriepartner. Die TU Darmstadt bringt ihre bei Clean Circles und A-STEAM aufgebaute Expertise in der CFD-Simulation und experimentellen Charakterisierung eisenbasierter Verbrennungsprozesse ein. Unter der Leitung von M.Sc. Yannik Lichtmannegger entwickelt das Darmstädter Team numerische Modelle für die Optimierung von Kesselwirkungsgrad und Partikelhandhabung.

Internationale Partnerschaft für den Energiewandel:

Chalmers University (Schweden): Projektkoordination und Wirbelschichttechnologie
TU Darmstadt (Deutschland): CFD-Simulation und Verbrennungsmodellierung
Lappeenranta-Lahti University (Finnland): Systemintegration und -bewertung
Pometon (Italien): Eisenpulverproduktion und -recycling
Spanish National Research Council (Spanien): Prozessoptimierung
Sumitomo SHI FW (Finnland): Anlagentechnik und Industrialisierung
Fortum Corporation (Finnland): Energieversorgung und Markteinführung

Technologische Innovation durch Retrofit

Das Kernkonzept von CORAL basiert auf einer eleganten technischen Lösung: Bestehende Kohlekraftwerke mit Wirbelschichtfeuerung können mit relativ geringen Modifikationen für die Verbrennung von Eisenpulver umgerüstet werden. Dies ermöglicht nicht nur die Weiternutzung vorhandener Infrastruktur, sondern auch den Erhalt von Arbeitsplätzen und industrieller Wertschöpfung in traditionellen Energieregionen.

Der CORAL-Prozess:

Oxidation: Eisenpulver wird in der umgerüsteten Wirbelschichtfeuerung verbrannt und erzeugt dabei CO₂-freie Wärme für Strom- und Fernwärmeproduktion
Separation: Das entstehende Eisenoxid wird durch optimierte Partikelabscheidung gesammelt
Reduktion: Wasserstoffbasierte Rückreduktion des Eisenoxids zu metallischem Eisen unter Nutzung erneuerbarer Energien
Kreislauf: Das regenerierte Eisenpulver steht erneut als Energieträger zur Verfügung

Skalierung bis zum Megawatt-Bereich

CORAL entwickelt und testet die Retrofit-Technologie systematisch in verschiedenen Maßstäben – von Laborversuchen bis hin zu Pilotanlagen mit 1 MW thermischer Leistung. Diese schrittweise Skalierung gewährleistet die technische Machbarkeit und bereitet den Weg für kommerzielle Anwendungen im Kraftwerksmaßstab vor.

Die umfassende Modellierung durch CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) ermöglicht die präzise Vorhersage von Strömungsverhalten, Wärmeübertragung und Partikelverteilung in den komplexen Wirbelschichtsystemen. Diese digitalen Zwillinge beschleunigen die Entwicklung und minimieren Risiken bei der späteren Umsetzung.

Ausblick: Industrielle Transformation

Mit Projektabschluss im Februar 2028 wird CORAL die technischen und wirtschaftlichen Grundlagen für die großskalige Nachrüstung von Kohlekraftwerken zu CO₂-freien Eisenkraftwerken geschaffen haben. Die Erkenntnisse ebnen den Weg für die industrielle Markteinführung und unterstützen den Strukturwandel in europäischen Energieregionen.

CORAL beweist, dass der Übergang zu einer klimaneutralen Energieversorgung nicht zwangsläufig den Abriss bestehender Infrastruktur bedeutet – sondern durch intelligente Technologien eine Renaissance traditioneller Energiestandorte ermöglicht.