Multikriterielle Analyse des Gesamtsystems

Zur Betrachtung des komplexen Gesamtsystems von Clean Circles werden auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik beruhende Energiebilanzen genutzt, um die Umwandlung von Energie von einer Form in eine andere zu beschreiben. Mit Energiebilanzen alleine wird nicht berücksichtigt, dass verschiedene Energieformen unterschiedliche Wertigkeiten besitzen. Deshalb werden zusätzlich Exergiebilanzen aufgestellt, die auf dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik basieren.

Oben: Modul für die thermodynamisch-mathematische Beschreibung eines Teilprozesses; unten: Energie- und Exergieströme am Beispiel des Projekts EnEff Campus Lichtwiese

Exergie ist der „wertvolle Anteil“ der Energie und trifft damit eine Aussage über die Qualität einer Energieform. Während Energie eine Erhaltungsgröße ist, die nur umgewandelt, aber nie verloren wird, tritt in technischen Prozessen stets ein Exergieverlust auf. Ein Prozess ist umso besser, je geringer der Exergieverlust ist. Werden für komplexe Systeme die Exergieverluste der Teilsysteme/-prozesse ermittelt, lässt sich daraus klar erkennen, an welchen Stellen das System verbessert werden sollte.

Abwägung von Kosten und technischen Möglichkeiten

Eine exergoökonomische Analyse kombiniert eine exergetische mit einer ökonomischen Analyse. Sie eignet sich besonders in einem frühen Stadium der Prozessentwicklung zur Abschätzung von Kostenrelationen unterschiedlicher technischer Lösungsmöglichkeiten. Dazu müssen den Exergien, die einem System zugeführt werden, sowie den Komponenten, aus denen das System besteht, spezifische Kosten zugeordnet werden. Das Ergebnis einer exergoökonomischen Analyse sind Exergie und Kostenströme durch das untersuchte System. In der Regel werden dann als Bewertungsgrundlage die Produktentstehungskosten herangezogen. Bei Clean Circles sind dies die Stromerzeugungskosten. Die im Rahmen der energetischen und exergoökonomischen Analyse aufgestellten Gleichungssysteme stellen zudem die Grundlage für die Optimierung dar.

Wissenschaftliche Herausforderungen:

  • Aufteilung von Clean Circles in sinnvolle Teilsysteme mit Eingangs- und Ausgangsgrößen sowie Modellansätzen
  • Modellentwicklung und Validierung einzelner Module
  • Aufbau des Gesamtmodells und Simulation des Gesamtsystems Clean Circles
  • Ankopplung von Kostenströmen
  • Bewertungskriterien der Technik definieren (u.a. Gesamtwirkungsgrad Strom zu Strom, Exergieverlust, Möglichkeiten Retrofit etc.)

Team

Technische Universität Darmstadt

Kontakt

work +49 6151 16-22260

Work L2|06 200
Alarich-Weiss-Str. 10
64287 Darmstadt

Dr.-Ing. Frank Dammel

Technische Universität Darmstadt

Assoziiertes Mitglied

Kontakt

work +49 6151 16-22265

Work L2|06 202
Alarich-Weiss-Straße 10
64287 Darmstadt

Technische Universität Darmstadt

Kontakt

work +49 6151 16-22270

Work L2|06 210
Alarich-Weiss-Str. 10
64287 Darmstadt