Exergetische Analyse und Optimierung eines H2-KWKK-Prozesses

Exergy analysis and optimization of a H2-CHP process

Advanced Research Project (ARP), Masterthesis, Bachelorthesis

Deine Aufgabenstellung

Am Institut für Fluidsystemtechnik wird eine Methode zur Bewertung von Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-systemen (H2-KWKK-Systeme) entwickelt. Ein solches am Markt erhältliches H2-KWK-System (ohne Kältemaschine) des Unternehmens Viessmann ist in Abbildung 1 dargestellt. Dieses besteht aus einer Reformereinheit und einer Brennstoffzelle, wobei letztere elektrische Energie liefert. Die entstehende Abwärme kann als Heizwärme genutzt werden. Die Reformiereinheit dient zum Betreiben der Anlage mit herkömmlichem Erdgas und wurde bereits in einer vorherigen Arbeit reaktionstechnisch modelliert. Das Modell des verfahrenstechnische Gesamtprozesses soll im Weiteren um Komponentenmodelle für die Brennstoffzelle und die Kältemaschine erweitert werden.

Zur Beschreibung sollen thermodynamische Modelle mit konzentrierten Parametern (0D-Modelle) genutzt werden. Als Bewertungsgröße für die Effizienz der Anlage soll die Exergie herangezogen werden, um Verluste zu identifizieren. Abschließende Wärmeintegration (Pinch-Analyse) und exergetische Analysen resultieren so in einer Anlage mit optimalem exergetischen Wirkungsgrad. Die Arbeit soll einen Beitrag zur exergetischen Analyse und Optimierung eines KWK-Prozesses, der um eine Kältemaschine ergänzt werden kann, liefern. Die Arbeitspakete beinhalten:

  • Einarbeitung in die multiphysikalische Modellierung, Elektrochemie, Exergieanalyse und Optimierung
  • Modellierung der Brennstoffzelle und der Kältemaschine sowie Optimierung des Gesamtprozesses
  • Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

Dein Mehrwert

  • enge Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Mitarbeitern
  • Mitwirken an der Energie- und Rohstoffwende
  • Training von Softskills wie Präsentationstechniken, Eigenverantwortung, Teamfähigkeit, etc.

Bei Fragen stehen wir gerne telefonisch oder per E-Mail zur Verfügung.