Wasserstoff als Schlüssel für nachhaltige Energie in Industrieparks. Technologien und Wirtschaftlichkeit

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Problemstellung, Zielsetzung und Forschungsfrage
• Vorgehensweise und Methoden
• Theoretische Grundlagen
• Energiebedarfsszenario
• Reduktion von Treibhausgasen
• Elektrifizierung der Industrie
• Leistungsbedarf der Elektrifizierung
• Szenarioerstellung und Handlungsoption
• Wasserstoff
• Eigenschaften von Wasserstoff
• Prozesskette grünen Wassersoff
• Wasserstoffwirtschaft
• Kosten von grünem Wasserstoff
• Wasserstoff – Technologien zur Wärme- und Stromerzeugung
• Wasserstoff Gasturbine
• Brennstoffzellen BHKW
• BHKW (H2 Motor)
• Wasserstoffkessel
• Aktuelle Forschung
• Zukünftiger Energie- und Technologiemix in der Industrie
• Grüne Prozesswärme in der Industrie
• 100 % erneuerbarer Strom, Ausweg aus der Dunkelflaute
• Zusammenfassung und Forschungsbedarf
• Fallstudie
• Verbrauchermodellierung
• Temperaturniveau und Energieverbrauch
• Lastgang und Leistung
• Dunkelflaute - Engpassszenario
• Zusammenfassung – Leistungs- und Energiebedarf
• Nutzwertanalyse
• Leistung
• Wärmeparameter
• Betriebsverhalten
• Planungssicherheit
• Wirkungsgrad
• Investitions- und Betriebskosten
• Zusammenfassung Eigenschaften und Bewertung
• Integration der Vorzugsvariante
• Wärmebilanz
• Verluste
• Anlagenverluste
• Wirkungs- und Nutzungsgrad
• Spezifikation Kessel und Brenner
• Elektrische Verbraucher
• Wasserverbrauch
• Bewertung
• Kostenmodell
• Kapitalkosten
• Investitionskostenschätzung
• Abschreibungsdauer, Zins und Kapitalkosten
• Brennstoffkosten
• Betriebskosten
• Fixe Betriebskosten
• Variable Betriebskosten
• Wärmegestehungskosten
• Sensitivitätsanalyse
• Bemessung und Bewertung
• Best Case
• Ausfallberechnung
• Zusammenfassung
• Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Masterarbeit befasst sich mit der Integration von grünem Wasserstoff in einen Industriepark zur nachhaltigen Energieversorgung. Ziel ist es, eine geeignete Technologie zur Erzeugung von zentraler Wärme aus grünem Wasserstoff zu identifizieren und deren Machbarkeit in einem konkreten Szenario zu demonstrieren.

• Reduktion von Treibhausgasen in der Industrie
• Elektrifizierung der Industrie und erhöhter Strombedarf
• Einsatz von Wasserstoff zur Deckung von Versorgungslücken im Stromnetz
• Integration von Wasserstofftechnologien in Industrieparks
• Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Problemstellung, die Zielsetzung und die Forschungsfrage definiert. Kapitel 2 behandelt die theoretischen Grundlagen. Es werden verschiedene Aspekte des Energiebedarfsszenarios beleuchtet, wie die Reduktion von Treibhausgasen, die Elektrifizierung der Industrie und der Bedarf an erneuerbaren Energien. Dieses Kapitel behandelt auch die Eigenschaften von Wasserstoff, die Prozesskette von grünem Wasserstoff und die Kosten von grünem Wasserstoff. Weiterhin werden verschiedene Wasserstofftechnologien zur Wärme- und Stromerzeugung, wie z. B. Wasserstoff Gasturbine, Brennstoffzellen BHKW und Wasserstoffkessel, vorgestellt und mit ihren Vor- und Nachteilen verglichen. Kapitel 2 endet mit einer Zusammenfassung der aktuellen Forschung und der Herausforderungen, die sich im Bereich der Wasserstofftechnologie stellen.

Kapitel 3 widmet sich der Fallstudie, die die Integration der Vorzugsvariante in einen Industriepark untersucht. Die Verbrauchermodellierung analysiert den Energieverbrauch, die Lastgänge und die Engpassszenarien. Die Nutzwertanalyse bewertet die technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften der verschiedenen Technologien.

Schlüsselwörter

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von Wasserstoff zur Dekarbonisierung von Industrieparks. Die zentralen Themen sind die Elektrifizierung, die Wärmeversorgung, die Engpassszenarien im Stromnetz, die Integration von Wasserstofftechnologien und die Bewertung der Kosten und der Wirtschaftlichkeit.