Die anthropogenen Treibhausgasemissionen sind mit hoher Wahrscheinlichkeit die Hauptursache für
den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur was erheblichen Einfluss auf unsere gesamte
Umwelt hat. Um die Erderwärmung auf weniger als 2 °C im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten zu
begrenzen ist die Nutzung von Technologien zur Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) im
Energie- und Industriesektor unumgänglich. Um CO2-Abscheideverfahren bei der Strom- Dampf- und
oder Wärmeproduktion wirtschaftlich nutzen zu können sind möglichst geringe Zusatzkosten für
die Abscheidung von CO2 essentiell. Aufgrund der vernachlässigbaren Wirkungsgradeinbußen
ermöglicht das weiterentwickelte Oxyfuel-Verfahren Chemical-Looping-Combustion geringe
CO2-Vermeidungskosten und ist somit eine vielversprechende CO2-Abscheidetechnologie. In der
vorliegenden Arbeit werden experimentelle und theoretische Untersuchungen des Verfahrens
Chemical-Looping-Combustion im 1 MWth Maßstab präsentiert. Bei diesem Verfahren werden zwei
Wirbelschichtreaktoren eingesetzt welche durch Kopplungselemente miteinander verbunden sind.
Ein partikelförmiger Sauerstoffträger wird im ersten Reaktor durch Luftsauerstoff oxidiert und
im zweiten Reaktor für die Oxidation eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffes verwendet. Somit
entstehen Stickstoff mit Restsauerstoff sowie CO2 und Wasserdampf in zwei getrennten
Produktströmen. Ausgehend von bestehenden Untersuchungen sind in dieser Arbeit
verfahrenstechnische Optimierungen beschrieben und umgesetzt. Während 175 Betriebsstunden
Chemical-Looping-Combustion wurde die Performance des Prozesses untersucht wobei sowohl für
gasförmige als auch für feste Brennstoffe autotherme Betriebsbedingungen erzielt werden
konnten. Dies stellt einen wichtigen Schritt für eine mögliche Kommerzialisierung dar. Der
Umsatz an Festbrennstoff und brennbaren Gasen war niedriger als in anderen Versuchsanlagen was
ausführlich diskutiert ist und auf unterschiedliche Rahmenbedingungen zurückgeführt werden
kann. Insbesondere für Feststoffe sind weitere modellgestützte Untersuchungen beschrieben
wobei ein Prozesssimulationsmodell entwickelt und mit Versuchsergebnissen validiert wurde. Auf
dieser Grundlage folgt eine technisch-ökonomische Diskussion mit Ausführungen über
CO2-Vermeidungskosten und Weiterentwicklung des Prozesses. An dieser Stelle wird das technische
und wirtschaftliche Potential verschiedener Chemical-Looping-Technologien deutlich.
