DOE vergibt 22,1 Millionen US-Dollar an 10 Nukleartechnologieprojekte, darunter die Produktion von sauberem Wasserstoff

Das US-Energieministerium (DOE) vergab 22,1 Millionen US-Dollar an zehn von der Industrie geführte Projekte zur Weiterentwicklung der Nukleartechnologien, darunter zwei, die auf die Ausweitung der sauberen Wasserstoffproduktion mit Kernenergie abzielen.

Zu den anderen Projekten gehören Bemühungen, das Design eines Mikroreaktors näher an den Einsatz heranzuführen, regulatorische Hürden im Nuklearbereich zu überwinden, den Betrieb bestehender Reaktoren zu verbessern und die Entwicklung neuer, fortschrittlicher Reaktoren zu erleichtern.

Diese Finanzierungsmöglichkeit wird vom Office of Nuclear Energy (NE) des DOE verwaltet. In Zusammenarbeit mit NE wird das Büro für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien des DOE die Finanzierung und Projektüberwachung für die beiden ausgewählten Projekte im Zusammenhang mit der Wasserstoffproduktion bereitstellen:

General Electric Global Research, Skalierte Festoxid-Coelektrolyse für kostengünstige Synthesegassynthese aus Kernenergie. Dieses Projekt wird wichtige technische Entwurfs- und Demonstrationstests abschließen, um eine kostengünstige, CO2-neutrale Produktion von synthetischem Flugtreibstoff und Diesel unter Verwendung von Kernenergie aus vorhandenen Leichtwasserreaktoren zu ermöglichen.

Der Prozess besteht aus zwei Hauptschritten:

Die am GE Research Center (GRC) entwickelte Festoxid-Coelektrolyse (SOCC)-Technologie wandelt gleichzeitig Kohlendioxid und Dampf aus Kernwärme und Strom in Synthesegas (H2:CO) um.

Ein gut etablierter nachgeschalteter Prozess zur Umwandlung von Synthesegas in Synthesekraftstoff, wie etwa die Fischer-Tropsch-Synthese, wandelt das Synthesegas in flüssigen Synthesekraftstoff zu voraussichtlichen Gesamtkosten von weniger als 4 US-Dollar pro Gallone um.

Zusätzlich zur Entwicklung des konzeptionellen technischen Entwurfs zur Kopplung eines Druckwasserreaktors (PWR) mit einer SOCC-Synthesegasanlage wird dieses Projekt die neue SOCC-Technologie im 50-kW-Maßstab demonstrieren, um eine anschließende Demonstration im 2-5-MW-Maßstab, möglicherweise bei einem, vorzubereiten Kernkraftwerk.

Konkret wird das Team den Betrieb eines 50-kW-SOCC-Systems am Idaho National Laboratory (INL) demonstrieren, das simulierte Kernenergie nutzt, um Synthesegas zu Kosten zu produzieren, die voraussichtlich etwa 30 % niedriger sein werden, als dies mit alternativen, auf erneuerbaren Energien basierenden Ansätzen möglich wäre. Die 50-kW-Demonstration wird beweisen, dass mit der einzigartigen SOCC-Technologie von GRC auf der Basis von thermischem Spray eine hocheffiziente Synthesegasproduktion mit geringen Investitionskosten erreicht werden kann.

Westinghouse Electric Company, Front-End-Konstruktionsentwürfe und Untersuchungsstudien zur Integration der kommerziellen Elektrolyse-Wasserstoffproduktion mit ausgewählten Leichtwasserreaktoren. Westinghouse und sein Projektpartner, das Idaho National Laboratory (INL), schlagen vor, die Bewertung der Machbarkeit der Hochtemperatur-Dampfelektrolyse (HTSE) unter Verwendung von Festoxid-Elektrolysezellen (SOECs) voranzutreiben, um die Wasserstoffproduktion im kommerziellen Maßstab in ein bestehendes System zu integrieren Leichtwasserreaktor (LWR) Kernkraftwerk.

Westinghouse wird die Entwicklung von Front-End-Engineering-Designs (FEEDs) für die nukleargekoppelte Wasserstoffproduktion in bestimmten, mehreren LWR-Anlagen in den USA leiten. Es werden Entwürfe sowohl für Druckwasserreaktoren (PWR) als auch für Siedewasserreaktoren (BWR) mit unterschiedlichen Leistungsniveaus zwischen 20 MWe und 500 MWe entwickelt. Bewertungen bei größeren Kapazitäten sind erforderlich, um die Auswirkungen integrierter Anlagen dieser Größe besser zu verstehen und potenzielle Herausforderungen bei der Skalierung zu identifizieren.

Da sowohl PWR- als auch SWR-Designs in der gesamten US-Atomflotte eingesetzt werden, sind Bewertungen unter Verwendung beider Systeme erforderlich, um die Unterschiede zu verstehen und gerechte Möglichkeiten für die nukleare Nutzung über die Stromerzeugung hinaus zu schaffen.

Zusätzlich zu den vorgeschlagenen FEEDs hat Westinghouse beschlossen, zwei spezielle Interessengebiete für investigative Studien einzubeziehen. Westinghouse wird außerdem mehrere Lizenzfolgenabschätzungen für die im Rahmen der FEEDs und investigativen Studien entwickelten Designs durchführen.

Während die Wasserstofferzeugung zusätzliche flexible Betriebsmöglichkeiten für Kernkraftwerke schafft, schafft sie auch zusätzliche Überlegungen für Netzverbindungen und Wasserstoff-Endverbraucher. Das Projekt wird versuchen, diese Herausforderung zu lösen, indem es die Fähigkeit von Netzmodernisierungsdatenanalysen und Entscheidungssystemen demonstriert, Stromtransaktionen mit dem Netz in Echtzeit zu ermöglichen.

Der Höhepunkt dieses Programms wird eine technisch-ökonomische Bewertung (TEA) sein, die vom INL geleitet wird und dessen Fachwissen und Beherrschung solcher Analysen nutzt. Darüber hinaus wird eine umfassende Bewertung der Lebenszyklusemissionen durchgeführt, um das Marktpotenzial und die Vorteile der in Betracht gezogenen Prozessoptionen und Märkte zu bewerten. Das Ziel dieser Aufgabe besteht darin, den Geschäftsfall für die im Rahmen dieses Projekts entwickelten flexiblen Kernkraftwerksoptionen zu bewerten.

Weitere Projekte. Weitere im Rahmen dieser Fördermöglichkeit ausgewählte Projektteams sind:

X-energy wird einen vorläufigen Entwurf eines Mikroreaktors fertigstellen, um Designelemente weiterzuentwickeln und ihn der kommerziellen Nutzung näher zu bringen.

Das Electric Power Research Institute wird die fortschrittliche Herstellung kleiner modularer Reaktorkomponenten zur Unterstützung der US-amerikanischen Lieferkette demonstrieren.

3M Company wird ein Verfahren zur Isotopenrückgewinnung entwickeln, um den kommerziellen Einsatz von Schmelzsalzreaktoren zu ermöglichen.

Constellation Energy Generation wird die betriebliche Effizienz und Flexibilität der aktuellen Kernreaktorflotte verbessern.

Die letzten vier ausgewählten Projektteams werden die regulatorischen Hürden aufschlüsseln:

RhinoCorps wird eine Roadmap erstellen, um Reaktorlizenznehmern bei der Bewertung von Verteidigungsstrategien zu helfen und Modellierung und Simulation in ihre Sicherheitsbewertungsprozesse zu integrieren.

Die Analysis and Measurement Services Corporation wird einen Entwurf entwickeln, der die Wartungskosten und Ausfallzeiten für die aktuelle Flotte von Kernreaktoren reduziert.

General Atomics wird beschleunigte Brennstofftestbemühungen unterstützen, um neue Brennstofftypen zu lizenzieren, die fortgeschrittene Reaktorentwickler für den Einsatz ihrer Technologien benötigen.

Terrestrial Energy, USA, wird der Nuclear Regulatory Commission vor der Lizenzierung aktuelle Berichte vorlegen, um die Entwicklung seiner Salzschmelze-Reaktoren voranzutreiben und das regulatorische Risiko für fortschrittliche Reaktoren zu verringern.

Gepostet am 10. Mai 2023 in Wasserstoff, Wasserstoffproduktion, Markthintergrund, Kernenergie, SMR | Permalink | Kommentare (1)