Energetische und wirtschaftliche Optimierung von Festoxid-Brennstoffzellen-Kraftwerken.

Abstract

Der Energiebedarf ist in den westlichen Industrieländern stetig gestiegen. Im Zuge der öffentlichen Diskussion über den Beitrag des Kohlendioxids zum Treibhauseffekt und der Forderung nach Schonung der natürlichen Ressourcen werden neue, effizientere Energietechniken gefordert. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung der Oxid-keramischen Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) zur dezentralen Strom- und Wärmeversorgung in Blockheizkraftwerken. Dazu werden Verfahrensvarianten entwickelt, um sowohl energetische als auch wirtschaftliche Optimierungen zu erreichen. Ziel der Arbeit ist die rechnerische Analyse und Optimierung von Verfahrensvarianten unter Berücksichtigung aktueller technischer Grenzwerte. Dazu werden verschiedene Schaltungsmöglichkeiten bei der Kreislaufführung der Anoden- und Kathodengase, bei der Dampferzeugung und Vorreformierung sowie bei der Position der Wärmekopplung und der Verschaltung der rekuperativen Wärmeaustauscher (Vorwärmungsverfahren) beurteilt. Insbesondere werden die Wechselwirkungen zwischen den elektrochemischen Zellparametern und dem verfahrenstechnischen Aufwand für die peripheren Komponenten untersucht. sg/difu