Integrationskonzepte innovativer Technologien in industriellen Energiesystemen

Klaus Etzl

Publikation: AbschlussarbeitMasterarbeit

Abstract

Zur Einschr ankung der globalen Erw armung und deren Folgen ist eine Energiewende unausweichlich. Um diese umzusetzen, ist der Einsatz erneuerbarer Energien und eine ressourcenschonende Nutzung von Energie n otig. Speziell zur Verbreitung erneuerbarer Energien sind Energiespeicher infolge von Last- und Erzeugungs uktuationen unumg anglich. Diese Diplomarbeit zeigt mit der Anwendung innovativer W armespeicher eine L osung bevorstehender Fragestellungen in der Energieversorgung. Daf ur wird zuerst eine umfangreiche Literaturrecherche uber die Energiesituation in verschiedenen osterreichischen Industriesparten durchgef uhrt. Hierzu werden grundlegende Prozesse in der Industrie vorgestellt und mit aussagekr aftigen Energiekennzahlen erg anzt. Aus dieser Evaluation wurden zwei Energiequellen und ein Energieabnehmer f ur die abschlie ende Berechnung des W armespeichers gew ahlt. Zum einen dienen Abw arme aus der Stromproduktion bzw. erneuerbare Energie als Energiequellen und die Sauersto -Entligni zierung aus der Papierindustrie als Energieabnehmer. Als Energiee zienzma nahme bei Produktionsprozessen werden in dieser Arbeit latente und sensible thermische Energiespeicher vorgestellt. Eine Recherche zum State of the Art soll, neben dem aktuellen Entwicklungsstand, deren Anwendbarkeit f ur Industrieprozesse zeigen. Da neben der technischen Machbarkeit auch die Kosten einer solchen Investitionen von gro er Bedeutung sind, werden verschiedene Methoden zur Investitionsrechnung vorgestellt und bewertet. Um die Plausibilit at einer Speicherintegration in der Industrie zu zeigen, wird f ur den Entligni zierungsbetrieb die Installation eines kapazitiven Feststo speichers und zwei verschiedener Latentw armespeicher geplant. Die Betriebskennzahlen und Dimensionierung der Speicher werden in einer MathCAD-Berechnung ausgelegt. Daraus k onnen die Investitionskosten der W armespeicher ermittelt werden. Um die okonomische Relevanz dieser Investition zu pr ufen, werden die Investitionen mittels Kapitalwertmethode uber die Laufzeit abgezinst und unter verschiedenen Betriebsbedingungen berechnet und verglichen. Diese Berechnungen erm oglichen Unternehmern und Investoren die Entscheidungs ndung uber Investition oder Nichtinvestition. To limit global warming and its consequences an energy revolution is absolutely essential. In order to implement an energy transition it is necessary to use renewable energies and to provide a resource saving use of energy. Therefore, energy storages are crucial in order to increase the percentage of renewable energy. This thesis is trying to develop an answer to the upcoming questions within the eld of energy supply by exploring the possible application of innovative heat storages. In order to achieve this goal a comprehensive literature research of the energy situation in various Austrian branches of industry was carried out. Fundamental processes of the industry are presented and connected with recent data of available energy gures. Within this evaluation the oxygen deligni cation process of the pulp and paper industry was selected as an example and was used for further calculations. In addition, latent and thermal heat storages are presented: beginning with a survey of their current state of the art, which is followed by an analysis of their applicability to industrial processes. Due to the necessity of pro tability of such investments various techniques of investment accounting are presented and evaluated. In order to demonstrate the e ciency of storage integration three installations of heat storages are drafted by taking into account various energy sources. Operating gures and detailed dimensioning are processed in a MathCAD calculation. The outcome of this calculation can be used to determine investment costs. To check the economic relevance of a possible investment the investment costs will be calculated over lifetime using the net present value method. These calculations are done with di erent operating conditions to provide entrepreneurs with an economic base in their decision-making process.
OriginalspracheDeutsch
Gradverleihende Hochschule
  • TU Wien
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Hofmann, René, Betreuer:in
  • Knöttner, Sophie Beatrice, Betreuer:in
Datum der Bewilligung31 Mai 2019
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2019

Research Field

  • Efficiency in Industrial Processes and Systems

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