Nutzung der bei der Regasifizierung von tiefkalten verflüssigten Gasen verfügbaren thermischen Energie

Gesamtkonzeptentwicklung und Dimensionierung von Wärmeübertragungssystemen sowie Auslegung thermodynamischer Prozesse für die Nutzung der bei der Regasifizierung von verflüssigten Gasen (LNG, LIN) verfügbaren thermischen Energie

Projektlaufzeit:

08/2018 - 06/2020

Projektleitung (Fakultät):

Herr Prof. Dr. Bernhard Gemende (Physikalische Technik/Informatik)

Kontakt:

Herr Prof. Dr. Bernhard Gemende

+49 (375) 536 1787
Bernhard.Gemendefh-zwickaude

Fördermittelgeber:

EU + SMWA

Situation

Tiefkalte verflüssigte Gase finden in einer Vielzahl von industriellen und gewerblichen Prozessen Anwendung. So gilt die Nutzung von Liquefied Natural Gas (LNG) als aussichtsreichste Brückentechnologie zwischen auf fossilen und regenerativen Quellen beruhender Energieerzeugung unter Nutzung von Verbrennungskraftmaschinen – in stationären Systemen (Gas- und Dampfturbinen-, Blockheizkraftwerke) sowie auch mobilen Anwendungen (insbesondere als Kraftstoff für schwere Nutzfahrzeuge im Straßengüterverkehr). Im Vergleich zum Einsatz von Kohle für die Elektroenergieerzeugung sind die Treibhausgasemissionen bei Nutzung von LNG um 40 % niedriger; vernachlässigbar sind die Schwefeldioxid- und Feinstaubemissionen, um ein Vielfaches geringer der Ausstoß von Stickoxiden (NOx). Flüssiger Stickstoff (LIN) wird u. a. eingesetzt für die dauerhafte Kühlung biologischer Proben (Gewebe, Blutkonserven etc.), in der Lebensmittelindustrie (Getränkeabfüllung, Schutzgasverpackung), in der Metallverarbeitung und im Maschinenbau. Sein Einsatz bietet, ebenso wie z. B. der flüssiger Luft, jedoch auch neue Perspektiven im Bereich der regenerativen Energieerzeugung – für die Zwischenspeicherung von Energie in kryogenen Systemen. 

EFRE

Aufgabe

Der Verflüssigungsprozess ist aufwendig. Er dient im Wesentlichen dazu, das entsprechende Gas in eine für den Transport über längere Strecken oder kurz- bis mittelfristige Speicherung in entsprechenden Tanksystemen geeignete Form zu überführen (Volumenreduktion). Neben der tatsächlich als Brennstoffleistung verfügbaren chemischen Energie ist in dem tiefkalten verflüssigten Gas letztendlich damit aber auch ein weiterer Energieanteil (Exergie) gespeichert. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird diese beim Regasifizierungsprozess frei werdende thermische Energie (Kälte auf einem technisch und ökonomisch äußerst interessanten Temperaturniveau) jedoch kaum tatsächlich genutzt. 

Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es daher, technische Lösungen für die Nutzung der entsprechenden thermischen Energie in unterschiedlichen Applikationsfeldern zu entwickeln und zu erproben. Hierzu zählen Anwendungen für verschiedene tiefkalte verflüssigte Gase (neben LNG maßgeblich LIN), flexibel anpassbare Nutztemperaturbereiche (von der Kryokälteerzeugung über die Tief- und Frischekühlung bis zur Klimatisierung), die (zumindest partielle) räumliche Entkopplung der unmittelbaren Gasnutzung von den Verbrauchern mit Kältebedarf sowie die simultane bzw. alternative Bereitstellung elektrischer Energie.

 

Anhang

Bild 1 zur Situation: EFRE