Lehrstuhl Fluidverfahrenstechnik der Ruhr-Universität Bochum

Postanschrift

Ruhr-Universität Bochum
Fluidverfahrenstechnik (PF22)
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

So finden Sie uns auf dem Campus

Kontakt | Sekretariat

Andrea Niederhagemann
Gebäude IC Ebene 3 Raum 115
0234 32 – 26427
0234 32 – 14164
sekretariat@fluidvt.ruhr-uni-bochum.de

Herr Felix Herrmann, M.Sc.

Ruhr-Universität Bochum
Raum IC 4 / 153
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

+49 (0)234 / 32 – 26 342
+49 (0)234 / 32 – 14 164
herrmann@fluidvt.rub.de

Forschung

Prozess- und reaktionstechnische Flexibilisierung von Power-to-Gas-Prozessen

Bedingt durch den stetig wachsenden Anteil an Erneuerbaren Energien im Stromsystem ändert sich das Erzeugungsmuster und die Verfügbarkeit von Strom. Zum Ausgleich zwischen Zeiten hoher und niedriger Stromverfügbarkeit werden deshalb Speichertechnologien benötigt. Kurz- und mittelfristig kann dies mit elektrischen Speichern, wie Kondensatoren oder sog. Batteriespeicher, erfolgen. Die derzeit einzige großtechnisch umsetzbare und skalierbare Möglichkeit zur längerfristigen Speicherung (Tage bis Monate) von Energie sind Power-to-Gas-(PtG)-Verfahren. In diesen Verfahren wird Wasser unter Einsatz elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, wobei der erzeugte Wasserstoff als Energieträger genutzt werden kann. Da die Infrastruktur für Erdgas weit ausgebaut ist und Methan hinsichtlich vieler Eigenschaften besser nutz- und handhabbar ist als Wasserstoff, kann die Methanisierung des Wasserstoffs mittels Kohlenstoffdioxid sinnvoll sein.

Vor diesem Hintergrund werden am Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik verschiedene Aspekte von PtG-Verfahren untersucht. Im Rahmen des Virtuellen Instituts „Strom zu Gas und Wärme“ werden dynamische Modelle aller Teilprozesse (Elektrolyse, Methanisierung, Kraft-Wärme-Kopplung und Power-to-Heat) entwickelt und zu einem Gesamtprozess verschalten. Die Modelle werden anhand realer Betriebsdaten der Forschungsanlage des Virtuellen Instituts validiert. Für den intermittierenden Betrieb ist die genaue Kenntnis des dynamischen Anlagenbetriebs unerlässlich. Die Modellentwicklung findet dabei mit Hinblick auf das Upscaling der Anlagen statt.  

Der Methanisierungsprozess gilt als der die Flexibilität limitierende Teil der PtG-Kette. Deshalb finden weiterführende Untersuchungen zur Verbesserung der Dynamik der Methanisierung statt. Diese umfassen einerseits experimentelle Arbeiten zum Einsatz flexibilitätserhöhender prozess- und reaktionstechnischer Maßnahmen, andererseits werden dynamische und stationäre Simulationsstudien durchgeführt.

Lehrveranstaltungen

  • Grundlagen der Verfahrenstechnik
  • Reaktions- und Trennapparate
  • Anlagentechnik
  • Ressourcenmanagement

Projekte

Veröffentlichungen

Artikel

Bruns, Bastian; Herrmann, Felix; Grünewald, Marcus; Riese, Julia
Dynamic Design Optimization for Flexible Process Equipment
Industrial & Engineering Chemistry (2021). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c00306

Herrmann, Felix; Grünewald, Marcus; Riese, Julia;
Flexibility of Power-to-Gas Plants: A Case Study
Chemie Ingenieur Technik. DOI: 10.1002/cite.202000063

Bruns, Bastian; Herrmann, Felix; Polyakova, Maria; Grünewald, Marcus; Riese, Julia
A Systematic Approach to Define Flexibility in Chemical Engineering.
Jnl Adv Manuf & Process. DOI: 10.1002/amp2.10063.

Vortrag

Herrmann, Felix; Grünewald, Marcus; Riese, Julia;
Flexibility of Power-to-Gas Plants
15th International Renewable Energy Storage Conference, 16.-18.03.2021, online.

Herrmann, Felix; Grünewald, Marcus; Riese, Julia.
Flexibilität von Power-to-Gas Anlagen zur Erzeugung von einspeisefähigem SNG
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik,
4.-5.03.2020, Frankfurt am Main.

Poster

Herrmann, Felix; Grünewald, Marcus; Riese, Julia.
Bewertung der Flexibilität von Methanisierungsreaktoren für Power-to-Gas-Anlagen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik und des Arbeitsausschusses
Thermische Energiespeicherung, 6.-7.03.2019, Frankfurt am Main.

Herrmann, Felix; Riese, Julia; Meijer, Tobias; Gardemann, Uli; Feierabend, Lukas;
Charakterisierung der Dynamik und Flexibilität einer 10 kW Methanisierungsanlage
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik, 3.-4.03.2021, online.