16. Symposium Energieinnovation 2020

In the course of the 16th Symposium Energy Innovation 2020 from 12-14 February 2020 with the topic “ENERGY FOR FUTURE – Pathways to Climate Neutrality” at the TU Graz, two research topics were presented by Bernhard Staggl and Michael Richter from the HyCentA. The two contributions on recycling methods for hydrogen in the semiconductor industry and the optimisation of plant configurations in power-to-gas applications arose from research work in the H2Pioneer and Renewable Gasfield projects, and met with lively interest from the conference participants. The papers are available in German only.

 

EVALUIERUNG VON WIEDERVERWERTUNGSMETHODEN FÜR WASSERSTOFF IN HALBLEITERINDUSTRIEPROZESSEN

Autoren: Michael RICHTER, Julian TRATTNER, Stefan KARTUSCH, Claudia KERSCHBAUMER, Dieter KOLHANEK, Alexander TRATTNER

Abstract: Im Zuge der Wasserstoffinitiative Vorzeigeregion Austria Power & Gas – WIVA P&G wird im Projekt H2Pioneer eine Wasserstofferzeugungs- und Reinigungsanlage am Produktionsstandort der Infineon in Villach errichtet. Der bisher im Halbleiterfertigungsprozess eingesetzte Flüssigwasserstoff fossilen Ursprungs wird hierbei durch elektrolytisch erzeugten, grünen Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen ersetzt. Außerdem werden vier verschiedene Wiederverwertungsmöglichkeiten für das bisher ungenutzte wasserstoffreiche Prozessabgas gesamtheitlich untersucht und bewertet. Die Evaluierung erfolgt anhand technoökonomischer Kriterien und wird in weiterer Folge durch den Einsatz des thermodynamischen Simulationsmodells HYDROLYSE (HYDROgen FaciLitY Simulation ModEl) unterstützt. Mithilfe dieses modular aufgebauten Tools können vielfältige Konfigurationen von Wasserstoffinfrastrukturanlagen implementiert und hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte optimiert werden. Die vier Prozesspfade werden detailliert dargestellt und die Ergebnisse der Evaluierungsstudie diskutiert. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden die erarbeiteten Konzepte in der Simulationsumgebung abgebildet und optimiert.

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OPTIMIERUNG DER ANLAGENKONFIGURATION UND BETRIEBS-STRATEGIE EINER WASSERSTOFF-PRODUKTIONSANLAGE IM RAHMEN VON RENEWABLE GASFIELD

Autoren: Markus SARTORY, Bernhard STAGGL, Fabian RADNER, Karl-Heinz KOPP, Alexander TRATTNER, Klaus NEUMANN

Abstract: Im Förderprojekt Renewable Gasfield wird ein ganzheitlicher Power-to-Gas Ansatz demonstriert und eine Demonstrationsanlage in Gabersdorf (Steiermark, Österreich) errichtet. Die Anlage koppelt die erneuerbare Stromproduktion mittels Elektrolyse an eine lastflexible Methanisierung inklusive Speicherung und Verteilung von grünem Wasserstoff und synthetisch erzeugtem Erdgas. Die Berücksichtigung der regionalen Gegebenheiten steht im Fokus der Entwicklung der vielseitig einsetzbaren Anlageninfrastruktur. Die Modularität des Infrastrukturkonzepts ermöglicht die zukünftige Erweiterung und Anpassung der Anlage.

Um trotz der hohen Variantenvielfalt und den lokal stark unterschiedlichen Anforderungen an PtX-Anlagen effiziente Anlagenauslegungen und -optimierungen zu ermöglichen, sind unterstützende Methoden und Werkzeuge notwendig. Mit dem Simulationsmodell Hydrolyse (Hydrogen Facility Simulation Model) wird ein modular aufgebautes, funktionenorientiertes Modell zur Auslegung und Optimierung von wasserstoffbasierten PtX-Anlagen vorgestellt. Es bietet die Möglichkeit auf Basis einer Bibliothek von Anlagenmodulen eine an die örtlichen Anforderungen und Rahmenbedingungen abgestimmte PtX-Anlage aufzubauen und die Anlagenkonfiguration sowie den Anlagenbetrieb technisch und ökonomisch zu optimieren. Das Modell wird zur Anlagenoptimierung im Projekt Renewable Gasfield eingesetzt und erweitert.

Die Ergebnisse der Anforderungsanalyse und die Randbedingungen für eine umfangreiche Simulationsstudie werden dargestellt. Die Ergebnisse der Simulationsstudie dienen als Grundlage für die Umsetzung der Demonstrationsanlage im Projekt Renewable Gasfield.

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