Flexibilität und Dynamik in der Verfahrenstechnik 

 

Energie- und Rohstoffwende sowie die zunehmend wichtige Kundenanforderung steigender Produktdifferenzierung stellt neue Herausforderungen an die Prozesse der chemischen Industrie. Eine Lösung zur Begegnung dieser Herausforderung ist die Erhöhung der Flexibilität der Prozesse. Neben Regel- und Prozessführungsstrategien ist ein zentraler Baustein die Entwicklung geeigneter Apparatekonzepte, die einen sicheren und effizienten Betrieb in breiten Betriebsbereichen ermöglichen. Die Entwicklung, experimentelle Untersuchung und mathematische Modellierung dieser Konzepte steht im Fokus dieses Forschungsbereichs und wird stets unter dem Aspekt eines dynamischen Betriebs betrachtet.

 

Laufende Projekte:

  • BMBF Nachwuchsgruppe „Wandlungsfähige, dezentrale Produktion für lokale Wirtschaftskreisläufe mit minimierten CO2-Fußabdruck“ – Teilprojekt ‚Apparatesystem und Bewertung‘
    Ziel des Forschungsprojekts ist es, Lösungsansätze für die Implementierung von modular aufgebauten Trennapparaten in wandlungsfähige Anlagen zu identifizieren und umzusetzen. Dabei soll der Einsatz von wandlungsfähigen Anlagen im Rahmen dieses Projekts in dezentralen Wirtschaftskreisläufen stattfinden und so zu einer Verringerung des CO2-Fußabdrucks der Produktion und Logistik führen. Besondere Herausforderungen stellen dabei die Unit Operations Absorption und Destillation dar, da in diesen Verfahren der Stoff- und Wärmetransport an den freien Phasengrenzflächen zwischen Gas und Flüssigkeit stattfindet. Aus diesem Grund stehen technische Lösungen für diese Verfahren im Mittelpunkt des Projekts.

    Ansprechpartner:

    Henrik Fasel, M.Sc.
    Dr.-Ing. Julia Riese

 

  • Virtuelles Institut Strom zu Gas und Wärme
    Das Gesamtziel innerhalb des Projekts besteht in der Entwicklung eines robusten, mit Hilfe von experimentellen Untersuchungen validierten und skalierbaren dynamischen Modells zur Beschreibung des Power to Gas Prozesses als wichtiges Element eines zukünftigen Energiesystems, mit dessen Hilfe verschiedene Betriebszustände zuverlässig abgebildet werden können.
    Dazu werden dynamische Modelle der Einzelkomponenten Elektrolyseur und Methanisierung enwickelt und in in geeigneter Softwareumgebung implementiert. Diese Modelle werden anschließend mit Versuchsergebnissen aus dem Betrieb der Einzelkomponenten validiert, bevor eine Verschaltung der Einzelkomponenten zu einer Gesamtanlage vorgenommen wird. Ziel dieser Arbeiten ist es, die Untersuchungen zum Betriebsverhalten der Demonstrationsanlage mit Hilfe geeigneter Simulationen von An- und Abfahren, Teil- und Volllast und einen Betrieb bei verschiedenen Lastprofilen zu unterstützen.
    In einem weiteren Schritt wird ein Gesamtprozessmodell für das Scale-up in einen energiewirtschaftlich relevanten Maßstab entwickelt. Dazu muss das Modell der Demonstrationsanlage um Betriebsmittelkreisläufe erweitert werden, wodurch die Stoff- und Betriebsmittelströme ermittelt werden können. Anschließend werden mit diesem Prozessmodell Optimierungspotentiale der Einzelkomponenten ermittelt und Parameterstudien zum Gesamtwirkungsgrad verschiedener Betriebszustände durchgeführt. Als Ziel in dieser Arbeiten ergibt sich die Charakterisierung dynamischer Anlagenzustände im energiewirtschaftlich relevanten Maßstab.
    Das Projekt wird durch Mittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung unterstützt.

    Weiterführende Informationen: http://strom-zu-gas-und-waerme.de/

    Ansprechpartner:
           
    M.Sc. Felix Herrmann
    Dr.-Ing. Julia Riese