pdf -Datei

Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Professorin Dr. A. Heinzel
AUFGABENSTELLUNG
Theoretische Bachelorarbeit/Masterarbeit
Auslegung einer Wasserstoff-Bunkerstelle für die Binnenschifffahrt basierend auf
regenerativ hergestelltem Wasserstoff und Simulation eines Betankungsvorganges
Die Binnenschifffahrt ist ein sehr energieeffizienter Verkehrsträger, der wegen seines großen Beitrags zur
Bewältigung der Transportaufgaben auch zukünftig unverzichtbar ist. In der kommerziellen Binnenschifffahrt kommen fast ausschließlich Verbrennungsmotoren auf Diesel-Basis zum Einsatz. Zur Emissionsminderung ist es notwendig neue Antriebstechniken zu entwickeln. Ein potentieller Weg ist hierbei die Nutzung
von Wasserstoff und Brennstoffzellen.
Ziel dieser Arbeit ist die Auslegung einer Wasserstoff-Bunkerstelle in der Binnenschifffahrt. Dabei soll der
Wasserstoff mittels Elektrolyse hergestellt werden. Der hierfür benötigte Strom ist idealerweise regenerativ
erzeugt, z.B. über Windkraftanlagen, die mit einem Elektrolyseur gekoppelt sind. An der Bunkerstelle wird
der Wasserstoff anschließend gasförmig unter hohen Drücken gespeichert, so dass er entweder durch
Überströmen in den Fahrzeugtank gelangt oder über einen weiteren Kompressor auf den notwendigen
Tankdruck gebracht werden kann. Derzeit werden in Brennstoffzellen-Fahrzeugen hauptsächlich Druckgastanks, in denen Wasserstoff bei 700 bar gespeichert wird, verwendet. Der eigentliche Betankungsvorgang und der dabei verwendete Ausgangszustand des Wasserstoffs sind von Fall zu Fall unterschiedlich
und noch nicht eindeutig festgelegt. Für die Auslegung der Bunkerstelle müssen folgende Angaben begründet festgelegt werden:
•
Wasserstoffbedarf pro Zeit (typische Bedarfe von Binnenschiffen mit Dieselmotoren liegen vor),
•
benötigte Leistung der Elektrolyse,
•
angepasste Leistung einer Windkraftanlage (Einzelanlage oder kleiner Windpark),
•
Auslegung eines Speichers mit Kapazität und Druckniveau und
•
Kompressor-Einheiten und Vorschlag für einen effizienten Betankungsvorgang.
Insbesondere für die Auslegung von Speichervarianten ist die Fluktuation regenerativer Energiequellen zu
beachten. Für eine erste Herangehensweise sollen hier exemplarisch einige potentielle Standorte in NRW
in Betracht gezogen werden, die in der Nähe von Wasserstraßen liegen. Mit dem Simulationsprogramm
ASPEN PLUS sind dann Modellprozesse zu entwickeln, ausgewählte Betankungskonzepte zu modellieren
und zu simulieren und die Modellrechnungen anhand der Literaturwerte zu verifizieren. Die Simulationen
sollen genutzt werden, um spezielle Probleme bei der Betankung mit Wasserstoff zu identifizieren und die
Betankungskonzepte energetisch zu bewerten. Eine wirtschaftliche Analyse einer solchen WasserstoffBunkerstelle rundet die Arbeit ab.
Die Arbeit ist unter Berücksichtigung der einschlägigen Normen sowie unter Beachtung der Hinweise der
Mitarbeiter des Lehrstuhls für Energietechnik bezüglich der Bearbeitung von Studien- und Diplomarbeiten
anzufertigen.
Dip-Bachelor-Master-H2-Bunkerstelle-20161213.doc

Download Report