Methodische Fortschritte zur techno-ökonomischen Analyse der Kraftstofferzeugung am Beispiel eines Biomass-to-Liquid Prozesses

Abstract

Um trotz des stetigen, jährlichen Wachstums von etwa 4,5 %, auch in der Luftfahrt den CO2-Ausstoß verringern zu können, sind auf lange Sicht sehr einschneidende Veränderungen am aktuellen Verfahrenskonzept erforderlich. Zum einen kommt dabei ein radikaler Technologiewechsel, wie z.B. 'elektrisches Fliegen' in Frage, zum anderen die Erzeugung des benötigten Treibstoffs auf Basis von erneuerbaren Energien und Rohstoffen. Durch die simultane Berechnung der technischen und ökonomischen Prozessdaten können die einzelnen Prozesse sowohl technisch als auch ökonomisch optimiert werden. Außerdem werden durch Variation von technischen und ökonomischen Randbedingungen, Prozesssensitivitäten festgestellt und etwaige kritische Prozessschritte identifiziert. Im Rahmen des Vortrages wird auf die Weiterentwicklungen des DLR-Tools TEPET1 (Techno-Economic Process Evaluation Tool) und dessen neu dazugewonnene Analysemethoden eingegangen. Durch Kopplung von TEPET mit Fließbildsimulationen können transparent und zeiteffizient Verfahren zur Kraftstofferzeugung nach technischen und ökonomischen Aspekten studiert werden. Zum Beispiel können mittels automatisierter Pinch-Analyse energetische Wirkungsgrade technisch optimiert und z.B. der Bedarf für Kühlwasser oder Zugewinn durch Dampferzeugung quantifiziert werden. Am Fallbeispiel des EU-Projektes COMSYN werden die Möglichkeiten der automatisierten Prozessanalyse aufgezeigt. In diesem Projekt werden Kraftstoffe über Biomassevergasung und anschließende Fischer-Tropsch Synthese dezentral erzeugt (Abbildung 1). Mit einer bisherigen Projektlaufzeit von zwei Jahren, kann die Simulation auch auf, im Projekt erhobene, experimentelle Daten zurückgreifen. Die Arbeiten am DLR fokussieren sich dabei unter anderem auf die technische Prozessoptimierung durch verbesserte stoffliche Verschaltung, Prozessführung und/oder Wärmenutzung. Die Ergebnisse der laufenden Evaluation werden vorgestellt und diskutiert.