Bachelorarbeit

IMVT

nach Absprache

MSc Dominik Heß

Der neuste Bericht des Weltklimarats IPCC spricht eine klare Sprache: Um das 1,5° Ziel zu erreichen bedarf es der substanziellen Verringerung sämtlicher Treibhausgasemissionen. Der Bericht stellt zudem fest, dass negative Emissionen, also dem Entfernen von CO2 aus der Luft, zwingen notwendig sind. Dies hat vor allem zwei Gründe: Zum einen wird die Menschheit das zu Verfügung stehende Kohlenstoffbudget überschreiten und zum anderen werden in Zukunft immer noch Co2-Emissionen bestehen bleiben. Diese stammen aus Quellen, welche nicht dekarbonisiert werden können, wie beispielsweise dem Flugverkehr, der Schifffahrt oder der Zementproduktion.

Diese negativen Emissionen können entweder durch natürliche Senken, wie Moore, Wälder oder Algen herbeigeführt werden oder technisch in so genannten Direct- Air- Capture Anlagen umgesetzt werden. Diese nutzen spezielle Filter, um das CO2 zu binden und konzentriert zu sammeln, sind allerdings sehr Energieintensiv.

Unter dem Ansatz Crowd Oil (Dittmeyer et al. 2019) wurde eine Vision vorgestellt, in welcher DAC-Anlagen in bestehende Lüftungsanlagen integriert werden könnten. Dies hätte eine Reihe von Vorteilen. Zum einen könnten integrierte Anlagen Synergien zwischen der bestehenden Infrastruktur und dem Modul nutzen und zum anderen könnten so viele private Investoren in den Markt der negativ Emissionen einsteigen, welcher durch den CO2 Zertifikatshandel wahrscheinlich kommen wird. Durch standardisierte Module in Massenfabrikation könnte auch der Investitionspreis gesenkt werden.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der einzelnen Module der Simulation.

Am IMVT soll eine Pilotanlage entstehen, indem DAC-Module in die bestehende Lüftungsinfrastruktur eingebaut werden und so das Konzept an diesem Demonstrator bewiesen werden kann. Neben der praktischen Umsetzung soll ein dynamisches System auf Vorlage dieser Pilotanlage auf simulativer Ebene untersucht werden. Dazu wird eine mathematische Modellierung der DAC Einheit in Matlab mit einer Prozesssimulation in Simulink verknüpft, um so einen ersten Eindruck über Größenverhältnisse und optimale Betriebsparameter zu bekommen.

Thema und Aufgaben

Im Rahmen dieser Arbeit sollen daher verschiedene Umwelteinflüsse, sowie Steuerungsmuster auf die Absorption an sich und den Betrieb der Anlage untersucht werden. Dazu sollen Datensätze aus verschiedenen Jahreszeiten und wechselnde Wetterverhältnisse auf das Ergebnis der Simulationen untersucht werden.

Aufgaben im Rahmen der Stelle können sein:

• Anpassung des mathematischen Modells der Adsorption an geänderte Randbedingungen
• Einpflegen realer Umweltdaten in die Simulation
• Optimierung der Anlagensteuerung, indem Regelparameter variiert werden

Die Stelle richtet sich an Studierende der Fachrichtung Chemieingenieurwesen / Verfahrenstechnik, die Erfahrung mit Matlab/Simulink mitbringen

Sprache: Englisch oder Deutsch

Beginn: nach Absprache

Betreuer: Dominik Heß (dominik.hess@kit.edu) Telefon: 0721-608-26652

Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT)
Leiter: Prof. Dr.-Ing. Roland Dittmeyer