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Techno-economic and exergy analysis of e-methanol production under fixed operating conditions in Germany

Rahmat, Yoga Pranata und Maier, Simon und Moser Rossel, Francisco Tomas und Raab, Moritz und Hoffmann, Christian und Repke, Jens-Uwe und Dietrich, Ralph-Uwe (2023) Techno-economic and exergy analysis of e-methanol production under fixed operating conditions in Germany. Applied Energy, 351, Seite 121738. Elsevier. doi: 10.1016/j.apenergy.2023.121738. ISSN 0306-2619.

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Kurzfassung

Electric-based methanol (e-MeOH) has the potential to substitute fossil-based hydrocarbons as the prominent feedstock in the production of climate-neutral synthetic fuels and organic chemicals because e-MeOH can be fully produced from renewable energy sources, such as solar photovoltaic (PV) and wind energy. It is basically produced via direct CO2-hydrogenation from captured CO2 and electrolytic H2. Although the techno-economics of the e-MeOH production process have been extensively studied, the published results have not included direct comparison of the reactor design configuration, different kinetic models, and exergy analysis. To assess the process performance, the e-MeOH plant is modelled and simulated in Aspen Plus® on the basis of the state-of-the-art Lurgi MegaMethanol® technology. The in-house tool TEPET (Techno-Economic Process Evaluation Tool) assists with the techno-economic analysis, including a sensitivity analysis regarding CO2 and H2 costs and an exergy analysis of the e-MeOH plant. With the recommended process configuration, the e-MeOH plant could achieve energetic and exergetic Power-to-Fuel (PtF) efficiency of 52.4% and 56.4%, respectively. The e-MeOH can be produced in 2018 at NPC 1129–1481 €/t or 57–74 €/GJ. These values would be doubled if the e-MeOH plant operates exclusively with the help of solar and wind energy in Germany. The study also investigates the impact of different published kinetic models of methanol synthesis, which alter the NPC by around 2.3%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197806/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Techno-economic and exergy analysis of e-methanol production under fixed operating conditions in Germany
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rahmat, Yoga PranataYoga.Rahmat (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maier, SimonSimon.Maier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8660-0063NICHT SPEZIFIZIERT
Moser Rossel, Francisco TomasFrancisco.MoserRossel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raab, Moritzmoritz.raab (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoffmann, Christianc.hoffmann (at) tu-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Repke, Jens-Uwejens-uwe.repke (at) tu-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietrich, Ralph-UweRalph-Uwe.Dietrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9770-4810NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 August 2023
Erschienen in:Applied Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:351
DOI:10.1016/j.apenergy.2023.121738
Seitenbereich:Seite 121738
Verlag:Elsevier
ISSN:0306-2619
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Methanol Synthetic fuels Alternative fuels Techno-economic analysis Exergy analysis Process design
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie, E - Dekarbonisierte Industrieprozesse, E - Systemanalyse und Technologiebewertung
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Energiesystemintegration
Hinterlegt von: Rahmat, Yoga Pranata
Hinterlegt am:27 Okt 2023 14:37
Letzte Änderung:27 Okt 2023 14:37

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