Masterarbeit mit Siemens Energy: Thermoökonomische Analyse von Flüssigluftenergiespeicher-Konzepten (LAES – Liquid Air Energy Storage)

Institut

Lehrstuhl für Energiesysteme

Typ

Masterarbeit /

Inhalt

theoretisch /  

Beschreibung

Mit steigendem Anteil erneuerbarer Energieerzeuger am Energiemarkt sind zum Beispiel volatile Wetterbedingungen eine Herausforderung für die Versorgungssicherheit. Um die erneuerbare Energieerzeugung zeitlich zu nivellieren und somit Reserven für Zeiten mit geringer Einspeisung von regenerativen Energien in das Netz vorzuhalten, bedarf es Lösungen für Energiespeicher. Anforderungen an solche Energiespeicher sind unter anderem eine hohe Flexibilität, ein hoher Strom-zu-Strom Wirkungsgrad und eine möglichst große Kapazität bei geringen Kosten. In den letzten Jahren wurden hierfür die verschiedensten Konzepte entwickelt.

Ein solches Konzept basiert auf der Verknüpfung von Verdichtungs- und Entspannungsprozessen über thermische Speicher und Flüssigluftspeicher. In einem LAES-System wird beim Ladeprozess mit Verdichtern das Arbeitsmedium Luft verdichtet und dabei bis zu einer Zieltemperatur erwärmt. Die Wärme wird in einen warmen thermischen Speicher gespeichert und damit das Arbeitsfluid abgekühlt. Durch eine nachfolgende Entspannung der Luft kühlt diese so weit ab, dass sie zu kondensieren beginnt. Der Flüssigkeitsanteil wird in einem geeigneten Speicher gespeichert und die Gasphase wird wieder dem Verdichtungsprozess zugeführt und bedient vorher einen kalten thermischen Speicher. Beim Entladeprozess wird die flüssige Luft durch den kalten thermischen Speicher verdampft und in mehreren Schritten mittels des warmen thermischen Speichers vorgewärmt und in Turbinen entspannt.
Im Rahmen dieser Arbeit soll dieses Konzept thermodynamisch bewertet und die wesentlichen Komponenten ausgelegt bzw. bewertet werden. Die Haupttreiber, die zu optimalen Strom-zu-Strom Wirkungsgraden führen, sollen auf Basis von Variationsrechnungen (z.B. Wirkungsgrade der Turbomaschinen, Grädigkeiten, etc.) identifiziert und für eine definierte Leistungsgröße ein optimiertes System abgeleitet werden.Parallel zur thermodynamischen Auslegung und Bewertung folgt auf Basis empirischer Kostenmodelle eine erste wirtschaftliche Bewertung.

Voraussetzungen

Grobe Arbeitsschritte:
•Literaturstudie
•Modellierung / Simulation der Energiespeichersysteme mittels KRAWAL-modular
•Sensitivitätsanalyse der wesentlichen Prozessparameter auf die Performance und Kosten
•Grobauslegung bzw. thermodynamisch und kostentechnisch Bewertung der wichtigsten Komponenten
•Auswertung und Interpretation der Ergebnisse
•Dokumentation

 

Bewerbungen bitte mit Lebenslauf und Notenauszug (Bachelor- und Master) an: 

Christopher Schifflechner

Forschungsgruppenleiter

Lehrstuhl für Energiesysteme

Tel: +49 89 289 16269

c.schifflechnertum.de

Möglicher Beginn

flexibel

Kontakt

Christopher Schifflechner, M. Sc.
Raum: 3730
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