Hintergrund und Motivation
Zur Erreichung eines klimaneutralen Deutschlands 2050 ist ein wesentlicher Faktor die Bereitstellung großer Mengen erneuerbaren Stroms und die Entwicklung emissionsarmer Lösungen für Mobilität, Industrie, Wärmeversorgung und Energiespeicherung. Hierfür wird in dem vom BMBF geförderten Wasserstoffleitprojekt „H2Mare“ die Offshore-Herstellung von Power-to-X-Produkten erforscht und vorangetrieben.

Die direkte Kopplung von Offshore-Windenergieanlagen und geeigneten Elektrolyseverfahren mit den Power-to-X-Prozessschritten zur Umwandlung des erzeugten grünen Wasserstoffs, bieten ein erhebliches Potenzial, um leichter transportierbare Power-to-X-Produkte, wie verflüssigtes Methan, Methanol, eFuels (Power-to-Liquid) und Ammoniak herzustellen. Die einzelnen Verfahrensschritte müssen direkt an eine Windturbine gekoppelt, unter Offshore-Bedingungen betrieben werden und in der Lage sein, der Dynamik der Erzeugung erneuerbarer elektrischer Energie zu folgen.
Das IMVT untersucht vor diesem Hintergrund die Offshore-Integration und optimale Systemkonfiguration für die Power-to-Liquid-Prozesskette (Fischer-Tropsch-Synthese) und deren dynamisches Verhalten.

Aufgabenübersicht

In dieser Arbeit sollen Power-to-Liquid-Prozessketten (PtL) zur Offshore-Produktion von eFuels mittels Windenergie, Elektrolyse und Direct-Air-Capture (DAC) erstellt, optimiert und deren dynamisches Verhalten untersucht werden:

-    Literaturrecherche zu relevanten Produktionskapazitäten für PtL- und DAC-Anlagen

-    Modellierung der DAC und Elektrolyse zur offshore Gewinnung von CO2 und grünem Wasserstoff

-    Simulation von dynamischen PtL-Prozessketten auf Basis des Energy Labs 2.0 und Scale-Up auf höhere Produktionskapazitäten zur direkten Kopplung mit offshore Windparks

-    Integration von energetischen und stofflichen Speichern zum Ausgleich von Fluktuationen

-    Untersuchung des dynamischen Verhaltens, Optimierung und Wärmeintegration der Prozesskette

Rahmenbedingungen und Qualifikation

-    Studierende der Fachrichtung Chemieingenieurwesen / Verfahrenstechnik
-    Kenntnisse in der Prozessmodellierung
-    Die Thesis kann sowohl in Deutsch als auch in Englisch verfasst werden
-    Die Ergebnisse der Arbeit werden innerhalb des Institutsseminars vorgetragen. Ebenfalls sind Präsentationen auf H2Mare-Projekttreffen möglich.
-    Starttermin: ab sofort
-    Betreuer: Philipp Rentschler