Thermochemische Speicherung mit heterogenen Feststoff-Gasreaktionen - Prozessentwicklung, Vergleich und Bewertung ausgewählter Modellreaktionen mittels Prozesssimulation

Kurzfassung

In der Studienarbeit werden reversible chemische Zerfallsreaktionen von Karbonaten und Hydroxiden zur thermochemischen Speicherung hinsichtlich thermodynamischer Eigenschaften und Prozessführung untersucht. Hierbei werden für die zwei Zerfallsreaktionen Decarboxilierung und Dehydratisierung die Stoffe Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat sowie Kalziumoxid und Magnesiumoxid untersucht. Die zur thermochemischen Speicherung notwendigen Prozesse und Prozessführungen werden erläutert und Systeme für die verschiedenen Reaktionstypen abgeleitet. Für die Speichersysteme werden vereinfachende Annahmen getroffen sowie stationäre Modelle der Prozesse während eines Lade- und Entladezyklus aufgestellt, die in der Software Aspen Plus implementiert wurden. Zur thermodynamischen Bewertung der Speicherprozesse werden Systemwirkungsgrade hergeleitet und definiert. In einer Reihe von Simulationen wurden die Systeme thermodynamisch berechnet. Es wurden Variationen der Betriebsparameter durchgeführt. Die Rechenergebnisse werden dargestellt, erläutert und verglichen. Es zeigen sich die Vor- und Nachteile der verschiedenen Anwendungsfälle.