PowerFuel, Demonstration und Potenzialanalyse neuer Technologien zur Sektorkopplung für die Erzeugung von Synthesekraftstoff aus Kohlenstoffdioxid- Teilvorhaben: Gesamtanlagensimulation, -optimierung und -steuerung

Description: Es werden grundlegende Erkenntnisse zum Gesamtanlagenkonzept, zur Dimensionierung wichtiger Anlagenkomponenten und zur Betriebsführung inkl. Prozessleittechnik erarbeitet. Die zeitaufgelöste Simulation der Gesamtanlage erlaubt die richtige Dimensionierung von Einzelkomponenten (z.B. Elektrolyse, Wasserstoffzwischenspeicherung, Synthese) und schlägt eine optimierte Betriebsführung auf Basis äußerer Einflussfaktoren (z.B. zeitlich variabler Strompreis) vor. Zunächst erstellt Siemens in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern (z.B. INERATEC für die Synthese, CW für die CO2-Bereitstellung) physikalisch-chemische Modelle wie auch Kostenkorrelationen für die Einzelkomponenten. Die Modelle werden in einem Optimierungsverfahren kombiniert. Betriebserfahrung aus dem Anlagenbetrieb (AP1 und AP2) fließt kontinuierlich in die Verbesserung der Komponentenmodelle ein. Ziele sind kostenoptimierte konzeptionelle Auslegung und Betrieb von Power-to-Fuel Gesamtanlagen im industriellen Maßstab. Siemens führt in anderen Projekten Energiesystemanalysen auf nationaler Ebene durch, z.B. die Modellierung des deutschen Energiesystems (Fokus auf Strom, Wärme und Mobilität) vor dem Hintergrund der CO2-Reduktionsziele. Abgeleitete Randbedingungen werden mit der Auslegung von Power-to-Fuel Gesamtanlagen verknüpft. Weiterhin wird die Modellierungsumgebung genutzt, um die Pilotanlage des Energy Lab 2.0 abzubilden und eine optimierte Betriebsstrategie zu entwickeln. Erkenntnisse hieraus werden in einer übergeordneten Prozessleittechnik als Software umgesetzt und getestet. Die Betriebsoptimierung soll auch beispielhaft für größere Anlagen gezeigt werden. Hierbei wird Input aus der Energiesystemmodellierung genutzt, um den Anlagenbetrieb für ein repräsentatives Jahr zu simulieren und wichtige technische und ökonomische Parameter abzuleiten (z.B. Betriebsstunden). Ziel ist eine Betriebsoptimierung auf Basis einer Strompreiskurve als auch bei der direkten Kopplung mit erneuerbaren Stromquellen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: E-Fuel ? Brennstoff ? Power-to-Fuel ? Anlagenoptimierung ? Strompreis ? Elektrolyse ? Kohlendioxid ? Software ? Energiesystem ? Management ? Simulation ? Modellierung ? Kenngröße ? Pilotprojekt ? Technischer Fortschritt ? Versuchsanlage ? Anlagenbetrieb ? Bemessung ? Betriebserfahrung ? Kontinuierliches Verfahren ? Optimieren der Fahrweise ? Synthese ?

Region: Bayern

Bounding boxes: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Aviation Fuel Projects Consulting Verwaltungsgesellschaft mbH (Mitwirkende)
• Bauhaus Luftfahrt e.V. (Mitwirkende)
• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Climeworks Deutschland GmbH (Mitwirkende)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verbrennungstechnik (Mitwirkende)
• INERATEC GmbH (Mitwirkende)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Mikroverfahrenstechnik (Mitwirkende)
• Siemens (Betreiber*in)
• Technische Universität Hamburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft V-9 (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2018-12-01 - 2021-11-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: PowerFuel; Demonstration and potential analysis of new technologies for sector coupling for the production of synthetic fuel from carbon dioxide ' Subproject: Overall plant simulation, optimisation and 'control
  Description: Fundamental findings on the overall plant concept, on the dimensioning of important plant components and on the operation management including process control technology are developed. The time-resolved simulation of the entire plant allows the correct dimensioning of individual components (e.g. electrolysis, intermediate hydrogen storage, synthesis) and suggests an optimised operational management on the basis of external factors (e.g. time-variable electricity price). Initially, Siemens, in cooperation with the project partners (e.g. INERATEC for the synthesis, CW for the CO2 supply), will create physical-chemical models as well as cost correlations for the individual components. The models will be combined in an optimization process. Operational experience from plant operation (AP1 and AP2) is continuously incorporated into the improvement of the component models. The objectives are cost-optimized conceptual design and operation of complete power-to-fuel plants on an industrial scale. In other projects, Siemens conducts energy system analyses on a national level, e.g. the modeling of the German energy system (focus on electricity, heat and mobility) against the background of CO2 reduction targets. Derived boundary conditions are linked to the design of complete power-to-fuel plants. Furthermore, the modeling environment is used to model the pilot plant of the Energy Lab 2.0 and to develop an optimized operation strategy. Findings from this will be implemented and tested as software in a superordinate process control system. The operation optimisation is also to be shown exemplarily for larger plants. Here, input from energy system modelling will be used to simulate plant operation for a representative year and to derive important technical and economic parameters (e.g. operating hours). The aim is to optimise operation on the basis of an electricity price curve as well as for direct coupling with renewable electricity sources. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1082501

Status

Aktiv

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