Herstellung von Ammoniak unter Berücksichtigung fluktuierender Elektrizitätspreise
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Herstellung von Ammoniak unter Berücksichtigung fluktuierender Elektrizitätspreise

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Herstellung von Ammoniak unter Berücksichtigung fluktuierender Elektrizitätspreise

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About this book

Auf der Elektrolyse von Wasser basierende, intermittierend betriebene chemische Prozesse können über ihre Flexibilität zur Integration erneuerbarer Energien in Elektrizitätssysteme beitragen. Die Weiterverarbeitung von Wasserstoff zu Ammoniak und dessen Nutzung als Chemikalie stellt einen potentiellen stofflichen Nutzungspfad des Wasserstoffs dar. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Ammoniak herstellende, konzeptionelle Prozessvarianten entwickelt, verfahrenstechnisch ausgelegt und unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten bewertet. Zur optimalen Konfiguration der Anlagenabschnitte wird eine gekoppelten Kapazitäts- und Einsatzplanung aufgestellt, die für vorgegebene Elektrizitätspreise die resultierende Annuität maximiert. Ein heuristisches Lösungsverfahren wird entwickelt, dass das gemischt-ganzzahlige nichtlineare Optimierungsproblem in ein konvexes nichtlineares Problem überführt und auf dieser Ebene löst. Mit Hilfe des entwickelten Bewertungs- und Planungsansatzes werden Gestehungskosten für NH3 beispielhaft anhand von deutschen Elektrizitätspreisen (2007-2012) ex-post berechnet. Über den Vergleich zu ähnlichen Nutzungsoptionen von Wasserstoff, hier vor allem den Power-to-Gas Verfahren, wird die relative Attraktivität des NH3-Pfads ausgewiesen.

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Information

Publisher
Cuvillier Verlag
Year
2014
Print ISBN
9783954048892
eBook ISBN
9783736948891
Edition
1

Table of contents

  1. Inhaltsverzeichnis
  2. Abbildungsverzeichnis
  3. Tabellenverzeichnis
  4. 1. Einleitung und Problemstellung
  5. 2. Umfeldanalyse und Ableitung der Prozesskonzepte
  6. 3. Entwicklung einer Methodik zur Modellierung und Bewertung der Prozesskonzepte zur Herstellung von Ammoniak aus Elektrizität
  7. 4. Konzept der elektrolysebasierten Herstellung von Ammoniak
  8. 5. Hybridkonzept zur Herstellung von Ammoniak aus Erdgas und Elektrizität
  9. 6. Wirtschaftliche Bewertung der Verfahren
  10. 7. Vergleich mit alternativen Anwendungen (Power-to-Gas)
  11. 8. Diskussion der Ergebnisse und Schlussfolgerungen
  12. 9. Zusammenfassung
  13. Literaturverzeichnis
  14. A. Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten
  15. B. Kennzahlverlauf im Wärmeübertrager bei Teillast
  16. C. Beispielhafte softwaregestützte Auslegung von Apparaten
  17. D. Charakteristik der verwendeten Elektrizitätspreise 2007-2012 (EEX day ahead-Markt)
  18. E. Verlauf des verwendeten Erdgas-Lastflusses
  19. Abkürzungsverzeichnis
  20. Symbolverzeichnis