TY - THES

T1 - Modellierung und Betriebsoptimierung einer "Closed-Loop" Power-to-Gas Anlage

AU - Grandl, Thomas

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Durch den vermehrten Einsatz von erneuerbaren Energieerzeugern nehmen Fluktuationen im Stromnetz stetig zu. Gepaart mit der politischen Zielsetzung den CO2-Ausstoß zu verringern, führt dies zur Notwendigkeit von neuen, innovativen Speicherkonzepten, vor allem für die Langzeitspeicherung von elektrischer Energie. Eine angedachte Möglichkeit dafür ist das Power-to-Gas Konzept, welches Energie in chemischer Form speichert. In der vorliegenden Arbeit wird ein Power-to-Gas Konzept entwickelt, welches keinerlei Stoffaustausch mit der Umwelt aufweist und einzig über das Stromnetz mit seiner Umgebung wechselwirkt. Dies wird durch die Speicherung aller anfallenden und verbrauchten Medien (H2, O2, CH4, CO2 und H2O) erreicht. Auf diese Art und Weise sollen große Mengen an (überschüssiger) elektrischer Energie über lange Zeit gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz gespeist werden. Dazu umfasst diese Arbeit zwei Kernaufgaben: Modellierung und Optimierung der Anlage. Die Modellierung umfasst die Konzeptionierung, den Entwurf und die Implementierung der Anlage sowie aller ihrer Komponenten im Simulationsprogramm EBSILON Professional. Die Optimierung beinhaltet die Entwicklung eines Schemas zur optimalen Dimensionierung der Anlage für gegebene Randbedingungen sowie zur Bestimmung von optimalen Fahrplänen. Schlussendlich werden die Optimierungsergebnisse validiert und die Auswirkungen des Einsatzes einer solchen Anlage auf das Stromnetz Österreichs untersucht.

AB - Durch den vermehrten Einsatz von erneuerbaren Energieerzeugern nehmen Fluktuationen im Stromnetz stetig zu. Gepaart mit der politischen Zielsetzung den CO2-Ausstoß zu verringern, führt dies zur Notwendigkeit von neuen, innovativen Speicherkonzepten, vor allem für die Langzeitspeicherung von elektrischer Energie. Eine angedachte Möglichkeit dafür ist das Power-to-Gas Konzept, welches Energie in chemischer Form speichert. In der vorliegenden Arbeit wird ein Power-to-Gas Konzept entwickelt, welches keinerlei Stoffaustausch mit der Umwelt aufweist und einzig über das Stromnetz mit seiner Umgebung wechselwirkt. Dies wird durch die Speicherung aller anfallenden und verbrauchten Medien (H2, O2, CH4, CO2 und H2O) erreicht. Auf diese Art und Weise sollen große Mengen an (überschüssiger) elektrischer Energie über lange Zeit gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz gespeist werden. Dazu umfasst diese Arbeit zwei Kernaufgaben: Modellierung und Optimierung der Anlage. Die Modellierung umfasst die Konzeptionierung, den Entwurf und die Implementierung der Anlage sowie aller ihrer Komponenten im Simulationsprogramm EBSILON Professional. Die Optimierung beinhaltet die Entwicklung eines Schemas zur optimalen Dimensionierung der Anlage für gegebene Randbedingungen sowie zur Bestimmung von optimalen Fahrplänen. Schlussendlich werden die Optimierungsergebnisse validiert und die Auswirkungen des Einsatzes einer solchen Anlage auf das Stromnetz Österreichs untersucht.

KW - Power-to-Gas

KW - Langzeitenergiespeicher

KW - Saisonspeicher

KW - Ausgleich von Residuallasten

KW - lineare Optimierung

KW - power-to-gas

KW - long term energy storage

KW - seasonal energy storage

KW - residual load compensation

KW - linear optimization

M3 - Masterarbeit

ER -