TY - THES

T1 - QUALITATIVE UND QUANTITATIVE BEURTEILUNG DER EIGNUNG VON INDUSTRIESEKTOREN FÜR DIE INTEGRATION EINES RSOC-SYSTEMS

AU - Gallaun, Markus

N1 - nicht gesperrt

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Die Masterarbeit befasst sich mit dem Einsatz von reversiblen Festoxidzellen (rSOC) in der energieintensiven Industrie Österreichs. Das Ziel ist, eine Aussage über die Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems in den einzelnen Industriespaten zu treffen. Es wird im Vorfeld auf die Eigenschaften von rSOC-Systemen eingegangen und deren Nutzen und Anwendung in der Industrie beschrieben. Es wird auf Basis des Abwärmekatasters Österreichs eine Auswahl an geeigneten energieintensiven Industriefeldern getroffen, welche in weiterer Folge detailliert betrachtet werden. Anhand der Temperaturbereiche und des Abwärmepotentials sind folgende Industrien für eine quantitative und qualitative Untersuchung geeignet: Papierindustrie, Stahlerzeugung, Zementindustrie, Kalkindustrie, Glasindustrie, Ziegelindustrie, Feuerfestindustrie und Chemieindustrie. Die qualitative Untersuchung gibt Aufschluss über die technische Nutzbarkeit von Abwärmeströmen in den einzelnen Verfahren. Die Untersuchung zeigt, dass Zement-, Glas- und Stahlindustrie gut für die Kopplung zum rSOC-System geeignet sind. Für die Feuerfest- und Ziegelindustrie konnte auf Grund mangelnder Datenlage keine Aussage getroffen werden. Die Papier-, Chemie- und Kalkindustrie eignet sich auf Grund niedriger Abwärmetemperaturen oder bereits ausgeschöpfter Abwärmepotentiale nicht für die Untersuchte Integration. Die quantitative Betrachtung gibt Aufschluss über die Energieströme und zeitlichen Abläufe in den Industrien. In weiterer Folge werden Modelle und Zeitreihen mit dem Programm Ganymed für die Industriespaten erstellt. Diese Zeitreihen fließen anschließend in verschiedene Betriebsszenarien ein. Es wird eine wirtschaftliche Aussage hinsichtlich der rentablen Betriebsstunden eines rSOC-Systems auf Basis der Betriebskosten getroffen, wobei eine mathematische Optimierung zum Einsatz kommt. Diese Optimierung zeigt, dass sich die Elektrolysebetriebsstunden im Verlauf von 2030 zu 2050 aufgrund der höheren Strom- und niedrigeren Wasserstoffpreise wesentlich vermindern. Der Profit bei vollständiger Nutzung des Abwärmepotentials im Jahr 2030 beträgt in der Glasindustrie 5,5 Millionen ¿. in der Zementherstellung 11 Millionen ¿. und in der Stahlerzeugung 6,2 Millionen ¿. Im Jahr 2050 halbiert sich dieser Profit unabhängig von der Industriespate aufgrund der Preisentwicklungen. Die Ergebnisse geben wieder, dass der Einsatz von Abwärme zur Dampferzeugung den Profit eines rSOC-Systems im Jahr 2030 um bis zu 27,7% und im Jahr 2050 um bis zu 9% erhöht. Unter Annahme von Investitionskosten und operativen Kosten liegt die Betriebszeit für eine Deckung jener Kosten bei 6,2 bis 6,6 Jahren bei einer statischen Annahme des Jahresergebnisses 2030.

AB - Die Masterarbeit befasst sich mit dem Einsatz von reversiblen Festoxidzellen (rSOC) in der energieintensiven Industrie Österreichs. Das Ziel ist, eine Aussage über die Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems in den einzelnen Industriespaten zu treffen. Es wird im Vorfeld auf die Eigenschaften von rSOC-Systemen eingegangen und deren Nutzen und Anwendung in der Industrie beschrieben. Es wird auf Basis des Abwärmekatasters Österreichs eine Auswahl an geeigneten energieintensiven Industriefeldern getroffen, welche in weiterer Folge detailliert betrachtet werden. Anhand der Temperaturbereiche und des Abwärmepotentials sind folgende Industrien für eine quantitative und qualitative Untersuchung geeignet: Papierindustrie, Stahlerzeugung, Zementindustrie, Kalkindustrie, Glasindustrie, Ziegelindustrie, Feuerfestindustrie und Chemieindustrie. Die qualitative Untersuchung gibt Aufschluss über die technische Nutzbarkeit von Abwärmeströmen in den einzelnen Verfahren. Die Untersuchung zeigt, dass Zement-, Glas- und Stahlindustrie gut für die Kopplung zum rSOC-System geeignet sind. Für die Feuerfest- und Ziegelindustrie konnte auf Grund mangelnder Datenlage keine Aussage getroffen werden. Die Papier-, Chemie- und Kalkindustrie eignet sich auf Grund niedriger Abwärmetemperaturen oder bereits ausgeschöpfter Abwärmepotentiale nicht für die Untersuchte Integration. Die quantitative Betrachtung gibt Aufschluss über die Energieströme und zeitlichen Abläufe in den Industrien. In weiterer Folge werden Modelle und Zeitreihen mit dem Programm Ganymed für die Industriespaten erstellt. Diese Zeitreihen fließen anschließend in verschiedene Betriebsszenarien ein. Es wird eine wirtschaftliche Aussage hinsichtlich der rentablen Betriebsstunden eines rSOC-Systems auf Basis der Betriebskosten getroffen, wobei eine mathematische Optimierung zum Einsatz kommt. Diese Optimierung zeigt, dass sich die Elektrolysebetriebsstunden im Verlauf von 2030 zu 2050 aufgrund der höheren Strom- und niedrigeren Wasserstoffpreise wesentlich vermindern. Der Profit bei vollständiger Nutzung des Abwärmepotentials im Jahr 2030 beträgt in der Glasindustrie 5,5 Millionen ¿. in der Zementherstellung 11 Millionen ¿. und in der Stahlerzeugung 6,2 Millionen ¿. Im Jahr 2050 halbiert sich dieser Profit unabhängig von der Industriespate aufgrund der Preisentwicklungen. Die Ergebnisse geben wieder, dass der Einsatz von Abwärme zur Dampferzeugung den Profit eines rSOC-Systems im Jahr 2030 um bis zu 27,7% und im Jahr 2050 um bis zu 9% erhöht. Unter Annahme von Investitionskosten und operativen Kosten liegt die Betriebszeit für eine Deckung jener Kosten bei 6,2 bis 6,6 Jahren bei einer statischen Annahme des Jahresergebnisses 2030.

KW - rSOC

KW - Hydrogen

KW - energy intensive industry

KW - rSOC

KW - Wasserstoff

KW - Energieintensive Industrie

U2 - 10.34901/MUL.PUB.2023.10

DO - 10.34901/MUL.PUB.2023.10

M3 - Masterarbeit

ER -