Flexible Power-to-X-Prozesse am Beispiel von Methanol<\/p>\n
Die Folgen anthropogener Klima- und Umweltbelastungen einzud\u00c3\u00a4mmen, ist f\u00c3\u00bcr die Menschheit zu einer globalen Aufgabe geworden. Weltweit forschen Wissenschaftler an neuen Technologien, um Wege zum Verzicht auf fossile Rohstoffe sowie zur Schaffung geschlossener Stoffkreisl\u00c3\u00a4ufe zu finden. Erneuerbare Energiequellen wie Sonne, Wind und Biomasse bieten auf dem aktuellen Stand der Wissenschaft eine vielversprechende Perspektive, den steigenden Energiebedarf der Menschheit in Zukunft decken zu k\u00c3\u00b6nnen. Im Vergleich zu konventionellen Energietr\u00c3\u00a4gern ist die Verf\u00c3\u00bcgbarkeit nachhaltiger Ressourcen mit naturbedingten Schwankungen behaftet. Ein intelligentes Zusammenspiel der Subsysteme sowie Technologien zur mittel- und langfristigen Speicherung der erzeugten Energie sind dadurch eine essentielle Voraussetzung zum Gelingen der Energiewende. Aufgrund ihrer vorteilhaften Langzeitstabilit\u00c3\u00a4t, der einfacher Handhabung und Logistik sowie der hohen Energiedichte werden chemische Energietr\u00c3\u00a4ger in Zukunft eine entscheidende Rolle spielen.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n Die Elektrolyse von Wasser erlaubt bereits heute die Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff. Die teure und technisch aufw\u00c3\u00a4ndige Speicherung dieses Energietr\u00c3\u00a4gers ist jedoch f\u00c3\u00bcr viele Anwendungen mit erheblichen Nachteilen verbunden. Power-to-X Prozesse zur Herstellung von Methan, Methanol oder h\u00c3\u00b6herwertigen Kohlenwasserstoffen aus Wasserstoff und Kohlendioxid k\u00c3\u00b6nnen einen gro\u00c3\u0178en Beitrag zu Reduktion von CO2-Emissionen in der chemischen Industrie und in der Mobilit\u00c3\u00a4t leisten, gleichzeitig die Stromnetze entlasten und als Langzeitspeicher dienen. Eine erh\u00c3\u00b6hte Wertsch\u00c3\u00b6pfung l\u00c3\u00a4sst sich insbesondere mit der Basischemikalie Methanol generieren, da dieses sowohl energetisch wie auch stofflich genutzt werden kann und damit in gro\u00c3\u0178em Ma\u00c3\u0178stab fossile Produkte ersetzen kann.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n Aufgrund des diskontinuierlich anfallenden Wasserstoffes ist eine Dynamisierung aller Komponenten der Prozesskette notwendig, damit durch eine hohe Anlagenauslastung bei m\u00c3\u00b6glichst geringer Speichergr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht werden kann. Ausgehend vom aktuellen Stand der Wissenschaft ergibt sich insbesondere in der Charakterisierung flexibel betriebener Festbettreaktoren ein erh\u00c3\u00b6hter Forschungsbedarf.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n Im Rahmen dieser Dissertation soll am Beispiel der Methanolsynthese untersucht werden, wie sich der dynamische Betrieb eines PtX-Prozesses darstellen l\u00c3\u00a4sst. Der Fokus soll in der Untersuchung der reaktionskinetischen Vorg\u00c3\u00a4nge im Reaktor liegen, da bislang keine aussagekr\u00c3\u00a4ftigen Studien vorliegen, aus denen belastbare Schl\u00c3\u00bcsse \u00c3\u00bcber die technischen Grenzen der dynamischen Reaktionsf\u00c3\u00bchrung abgeleitet werden k\u00c3\u00b6nnen. Ein methodischer Kernaspekt des Promotionsvorhabens liegt hierbei in der Erstellung eines zeitdiskreten, dynamischen Reaktormodells. Im Rahmen der Arbeit soll \u00c3\u00bcberpr\u00c3\u00bcft werden, inwiefern sich dieses aus einem zuvor erstellten, station\u00c3\u00a4ren Reaktormodell ableiten l\u00c3\u00a4sst. Die Simulationsergebnisse sollen anhand von Experimenten an einer hierf\u00c3\u00bcr ausgelegten Laboranlage f\u00c3\u00bcr den station\u00c3\u00a4ren und dynamischen Betrieb validiert werden. Zudem sollen die Experimente zeigen, inwiefern sich der flexible Betrieb im Teil- und \u00c3\u0153berlastbereich auf Prozessstabilit\u00c3\u00a4t, Katalysatoraktivit\u00c3\u00a4t und Produktqualit\u00c3\u00a4t auswirkt.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n Als Ergebnis der Dissertation soll es schlie\u00c3\u0178lich m\u00c3\u00b6glich sein, auf Basis einer technischen Simulation Wechselwirkungen zwischen den an der Methanolsynthese beteiligten Komponenten darzustellen. Erkenntnisse bez\u00c3\u00bcglich der dynamischen Prozessf\u00c3\u00bchrung sollen der Weiterentwicklung flexibler PtX-Prozesse dienen und aufzeigen, ob bzw. unter welchen Randbedingungen diese Technologie zuk\u00c3\u00bcnftig umgesetzt werden kann. Die Analyse der Simulationsergebnisse soll zudem kl\u00c3\u00a4ren, wo die Grenzen der Dynamisierung chemischer PtX-Synthesen liegen und durch welche apparatetechnischen Ma\u00c3\u0178nahmen diese erweitert werden k\u00c3\u00b6nnen.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Flexible Power-to-X-Prozesse am Beispiel von Methanol Die Folgen anthropogener Klima- und Umweltbelastungen einzud\u00c3\u00a4mmen, ist f\u00c3\u00bcr die Menschheit zu einer globalen Aufgabe geworden. Weltweit forschen Wissenschaftler an neuen Technologien, um Wege zum Verzicht auf fossile Rohstoffe sowie zur Schaffung geschlossener Stoffkreisl\u00c3\u00a4ufe zu finden. 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