Verbundvorhaben: PowerFuel - Demonstration und Potenzialanalyse neuer Technologien zur Sektorkopplung für die Erzeugung von Synthesekraftstoff aus Kohlenstoffdioxid – Teilvorhaben: Gesamtanlagensimulation, -optimierung und –steuerung
Zeitraum
2018-12-01 – 2022-05-31
Bewilligte Summe
173.448,77 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EIV071E
Leistungsplansystematik
Strombasierte Erzeugung von Kraftstoffen [EA2751]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
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.
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