Prozess- und Anlagentechnik für die Chemische Wasserstoffspeicherung (INW-4)
Das INW-4 – Prozess- und Anlagentechnik (Systemskala) befasst sich mit Gesamtprozessen und Anlagen zur Herstellung und Verwendung von chemischen Wasserstoffträgern wie Ammoniak, Alkoholen und Ethern sowie flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC = Liquid Organic Hydrogen Carrier) auf Systemebene. Dabei werden sowohl Speichersysteme (Kombination aus Wassersstofferzeugung beispielsweise mittels Elektrolyse, Wasserstoffkonditionierung, Hydrierreaktion), Wasserstoffbereitstellungssysteme (Kombination aus Dehydrierung, Wasserstoffreinigung, -kompression und -verwendung) und die Verstromung von Wasserstoffträger betrachtet. In allen Fällen erfolgt die Entwicklung von Gesamtsystemen nach den Kriterien Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Betreibbarkeit. Die Bewertung der Verfahren in Hinblick auf diese Kriterien ist dabei integraler Teil der Entwicklung und ermöglicht eine frühe Rückkoppelung der Bewertungsergebnisse in die Prozessentwicklung. Die Optimierung umfasst sowohl den stationären Prozess als auch den dynamischen Betrieb. Für den Erfolg von chemischen Wasserstoffspeichern ist dabei die Integration mit dem Wasserstoffverbraucher in einem Gesamtsystem und die lastflexible Erzeugung der Wasserstoffträger besonders wichtig, um systemdienlich zu wirken und dadurch besonders effektiv zu sein. Die Entwicklung lastflexibler Prozesse und die Integration erfordert auch neue Ansätze im Bereich der Prozessanalyse, des Prozessdesigns, der Steuerungs- und Regelungstechnik, Integration von Speichern in das Prozessdesign sowie der Automatisierungstechnik. Dieser ganzheitliche Ansatz zur Entwicklung neuer Prozesse geht am INW-4 einher mit der experimentellen Erprobung der Technologien und Prozesse in Laboranlagen, Miniplants und Pilotanlagen mit dem Ziel, die neuen Technologien in die Praxis umzusetzen.
Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (INW)
Gebäude Brainergy-Park-Jülich / Raum 0
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Experimentelle Technologieerprobung
Dieser Abteilung entwickelt die Prozessanlagen des INW-4 – von der ersten Idee bis zur praktischen Umsetzung – und begleitet deren finalen Betrieb. Unser Beitrag zur Anlagenentwicklung umfasst alle Phasen des verfahrenstechnischen Engineerings, sicherheitstechnische Betrachtungen sowie Prozessautomatisierung, Sensorik, Analytik und Datenverarbeitung. Hinsichtlich der Anlagengröße reicht unser Spektrum von typischen Laboranlagen bis hin zu Pilotanlagen in 40-Fuß-Containern. Wir arbeiten eng mit Forscher:innen unserer Technologieplattformen sowie externen Partnern zusammen.
Diese Abteilung bietet Fachwissen für die Integration von Bewertungsmethoden und Prozesssteuerungsaspekten in den Prozess- und Anlagenentwurf. Wir sind davon überzeugt, dass bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn wir diese Aspekte während der Entwurfsphase berücksichtigen und nicht erst am Ende des Entwurfs, wie es oft der Fall ist.
Diese Abteilung entwickelt und entwirft Prozesse und Anlagen für Wasserstoffträger auf Kohlenstoffbasis. Die Schwerpunktmoleküle sind Methanol (MeOH), Dimethylether (DME) und synthetisches Erdgas (SNG). Die untersuchten Technologien reichen von der lastflexiblen Trägersynthese aus CO2 oder biogenen Quellen über Transport- und Speicheraspekte bis hin zur Integration von Anwendungen in den industriellen Kontext und die bestehende Energieinfrastruktur. Um diese Herausforderungen anzugehen, vereint die Abteilung Fachwissen in den Bereichen Prozesssimulation, Kohlenstoffabscheidung, numerische Strömungsmechanik (CFD) und Modellierung thermophysikalischer Eigenschaften.
Das Team „Technologieplattform Anorganische Wasserstoffträger“ befasst sich mit der Entwicklung und Integration von katalytischen Prozessen für die Synthese und das Cracking von grünem Ammoniak.
Das Team „Technologieplattform LOHC“ befasst sich mit der Entwicklung und Integration von katalytischen Prozessen zur Speicherung und Freisetzung von Wasserstoff aus flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC).
