Technisch-wirtschaftliche Bewertung des hybriden Schwefelsäure-Kreisprozesses zur solaren Produktion von Wasserstoff:
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
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Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2014
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Schriftenreihe: | Berichte aus der Energietechnik
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Schlagworte: | |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1
2 GRUNDLAGEN 4
2.1 THERMOCHEMISCHE KREISPROZESSE 4
2.1.1 METALLOXID-BASIERTE KREISPROZESSE 6
2.1.2 SCHWEFELSAEURE-BASIERTE KREISPROZESSE 6
2.2 SCHWEFELSAEURE-SPALTUNG 7
2.3 SOLARE'ENERGIEBEREITSTELLUNG 11
2.3.1 WIRKUNGSGRAD UND AUSLEGUNG EINES SOLARTURM-SYSTEMS 13
2.3.2 WIRKUNGSGRAD EINES STRAHLUNGSABSORBERS 15
2.4 KORRELATIONS- UND DETERMINATIONSKOEFFIZIENT 18
3 STAND DER TECHNIK 21
3.1 SCHWEFELSAEURE-SPALTUNG 21
3.2 HYBRIDER SCHWEFELSAEURE-KREISPROZESS 23
4 PROZESS 25
4.1 KONZEPT DER ENERGIEBEREITSTELLUNG 25
4.2 VERFAHRENSTECHNISCHE GRUNDLAGEN 27
4.2.1 SCHEMATISCHE DARSTELLUNG 27
4.2.2 KONZENTRIERUNG UND THERMISCHE SPALTUNG VON SCHWEFELSAEURE. 29
4.2.3 GASTRENNUNG 30
4.2.4 ELEKTROLYSE 31
4.3 VERFAHRENSFLIESSBILD 35
4.3.1 ANALYSE DES WAERMEBEDARFS 42
4.3.2 WIRKUNGSGRAD 50
4.4 DISKUSSION 51
4.5 ZUSAMMENFASSUNG 54
5 RECEIVER 55
5.1 MODELLIERUNG 55
5.1.1 MODELLSTRUKTUR 55
5.1.2 TRANSPORTGLEICHUNGEN 58
5.1.3 STRAHLUNGSBILANZ 61
5.2 DISKUSSION DES HYCYCLES-EXPERIMENTS 64
5.3 PARAMETER-ANPASSUNG UND VALIDIERUNG 71
5.3.1 WAERMELEITFAEHIGKEIT 71
IV
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INHALTSVERZEICHNIS
5.3.2 REAKTIONSKINETIK 73
5.3.3 VALIDIERUNG 74
5.4 ZUSAMMENFASSUNG 76
6 SKALIERUNG DES RECEIVER-REAKTORS 78
6.1 VORUEBERLEGUNGEN 78
6.1.1 REAKTIONSKINETISCHE UND THERMODYNAMISCHE ANFORDERUNGEN 78
6.1.2 GEOMETRIE UND OPTISCHE EIGENSCHAFTEN 83
6.1.3 WAERMETRANSPORTMECHANISMEN 89
6.2 BEWERTUNGSGRUNDLAGE 94
6.3 BESTIMMUNG DER REAKTORLAENGE 95
6.3.1 EINFLUSS DER REAKTORLAENGE IM STATIONAEREN BETRIEB 95
6.3.2 EINFLUSS DER REAKTORLAENGE IM DYNAMISCHEN BETRIEB 99
6.4 DISKUSSION WEITERER PARAMETER 107
6.4.1 EINFLUSS DER SCHWEFELSAEURE-EINTRITTSKONZENTRATION 107
6.4.2 EINFLUSS DER REAKTIONSKINETIK 110
6.5 ZUSAMMENFASSUNG 111
7 ENERGETISCHE PROZESSBEWERTUNG 113
7.1 VORGEHENSWEISE UND WERKZEUGE 115
7.2 DIMENSIONIERUNG DER ANLAGE 120
7.2.1 PROZESSCHARAKTERISTIK 120
7.2.2 NIEDERTEMPERATUR-WAERME 122
7.2.3 ERGEBNIS DER ANLAGEN-DIMENSIONIERUNG 125
7.2.4 DISKUSSION.! 126
7.3 JAHRESWIRKUNGSGRAD IN DER DYNAMISCHEN SIMULATION 134
7.3.1 DARSTELLUNG DES DYNAMISCHEN MODELLS 134
7.3.2 GESAMTJAHRESWIRKUNGSGRAD 135
7.3.3 DYNAMISCHES VERHALTEN DES RECEIVER-REAKTORS 139
7.3.4 DISKUSSION 143
7.4 ZUSAMMENFASSUNG 146
8 WETTBEWERBSFAEHIGKEIT DES PROZESSES 147
8.1 ANSATZ ZUR BEURTEILUNG DER WETTBEWERBSFAEHIGKEIT 147
8.2 BERECHNUNGSVORGEHEN 149
8.2.1 PROZESSABSTRAKTION 150
8.2.2 BILANZIERUNG VON ENERGIE- UND STOFFSTROEMEN 152
8.2.3 BERECHNUNG DER NENNLEISTUNGEN 153
8.2.4 ZWEISEITIGE INVESTITIONSRECHNUNG 155
8.3 ERGEBNISSE 156
V
INHALTSVERZEICHNIS
8.4 DISKUSSION 159
8.5 ZUSAMMENFASSUNG 161
9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 162
LITERATURVERZEICHNIS 165
VI |
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