TY - THES

T1 - Entwicklung eines Simulationsmodells für den Methanisierungsprozess einer Power-to-Gas Anlage in Ebsilon Professional

AU - Wühl, Thomas

N1 - gesperrt bis null

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Als ein Konzept für die Speicherung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen wird für die Energiewende das Konzept Power-to-Gas (PtG) angedacht. Bei diesem Prozess wird elektrische Energie in die gasförmigen Energieträger Wasserstoff oder Methan umgewandelt. Der Aufbau einer Power-to-Gas-Anlage teilt sich hierbei in die Elektrolyse und die Methanisierung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Simulationsmodells für die Methanisierung als Teil eines Power-to-Gas Konzeptes. Es besteht aus einem Design- und Offdesignfall. Der Designfall ermittelt für einen Inputgasstrom mit bestimmter Zusammensetzung, Druck und Temperatur, die benötigte Reaktorgröße für den Auslegungsfall und die Zusammensetzung, Temperatur und Druck des Outputgases. Der Offdesignfall benutzt den Auslegungsreaktor, unter Berücksichtigung der Betriebsdauer und eventuell geänderter Parameter des Inputgases (Zusammensetzung, Temperatur und Druck) und bestimmt die Temperatur, Zusammensetzung und Druck des Gases am Ausgang des Reaktors. Für die Durchführung der Berechnung wurde das Simulationsmodell in Komponenten unterteilt, auf welche sowohl im Design als auch der Offdesign zugegriffen wird. Die Komponenten sind Gibbsmodell, Kinetikmodell, Wärmeverluste und Degradationsmodell. Bei der Verschaltung der Komponenten kommt ein Stufenmodell zum Einsatz. Als letztes wurde noch eine erfolgreiche Validierung durchgeführt mit anschließender Darstellung von ausgewählten Simulationsergebnissen. Hierfür wurden Simulationen mit Vergleichen von unterschiedlichen Drücken, Eingangstemperaturen, Zusammensetzungen und Katalysatoralter durchgeführt.

AB - Als ein Konzept für die Speicherung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen wird für die Energiewende das Konzept Power-to-Gas (PtG) angedacht. Bei diesem Prozess wird elektrische Energie in die gasförmigen Energieträger Wasserstoff oder Methan umgewandelt. Der Aufbau einer Power-to-Gas-Anlage teilt sich hierbei in die Elektrolyse und die Methanisierung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Simulationsmodells für die Methanisierung als Teil eines Power-to-Gas Konzeptes. Es besteht aus einem Design- und Offdesignfall. Der Designfall ermittelt für einen Inputgasstrom mit bestimmter Zusammensetzung, Druck und Temperatur, die benötigte Reaktorgröße für den Auslegungsfall und die Zusammensetzung, Temperatur und Druck des Outputgases. Der Offdesignfall benutzt den Auslegungsreaktor, unter Berücksichtigung der Betriebsdauer und eventuell geänderter Parameter des Inputgases (Zusammensetzung, Temperatur und Druck) und bestimmt die Temperatur, Zusammensetzung und Druck des Gases am Ausgang des Reaktors. Für die Durchführung der Berechnung wurde das Simulationsmodell in Komponenten unterteilt, auf welche sowohl im Design als auch der Offdesign zugegriffen wird. Die Komponenten sind Gibbsmodell, Kinetikmodell, Wärmeverluste und Degradationsmodell. Bei der Verschaltung der Komponenten kommt ein Stufenmodell zum Einsatz. Als letztes wurde noch eine erfolgreiche Validierung durchgeführt mit anschließender Darstellung von ausgewählten Simulationsergebnissen. Hierfür wurden Simulationen mit Vergleichen von unterschiedlichen Drücken, Eingangstemperaturen, Zusammensetzungen und Katalysatoralter durchgeführt.

KW - Power-to-Gas

KW - Methanisierung

KW - Simulationsmodell

KW - power-to-gas

KW - methanation

M3 - Masterarbeit

ER -