TransHyDE-Projekt CAMPFIRE - Umsetzungsprojekt CAMPFIRE CF08_2; Teilvorhaben der FVTR: Systemanalyse und Optimierung der Betriebsstrategien eines Ammoniak-Cracker/Gasmotor/Batterie-Hybridsystems durch thermodynamische Prozesssimulation

Abstract

Im Teilvorhaben der FVTR GmbH innerhalb des Umsetzungsprojekts Campfire (TransHyDE) wurde erfolgreich ein umfassendes Simulationsmodell eines Ammoniak-Cracker-Gasmotor-Batterie (ACGB) - Hybridsystems entwickelt, die Plausibilität des Systemmodells evaluiert und anschließend für simulationsbasierte Analysen (auch vor dem Hintergrund realer Szenarien) eingesetzt. Die Ziele des Teilvorhabens der FVTR GmbH bestanden darin, ein tiefgehendes Systemverständnis für die Wechselwirkungen der Einzelkomponenten zu erlangen und darauf aufbauend Optimierungspotenziale hinsichtlich Betriebsstrategie, Regelung und Gesamtwirkungsgrad zu identifizieren. Die simulationsgestützten Analysen von realen Anwendungsszenarien eines Binnenschiffes mit Schleusenfahrten und einer Ostseefähre zeigen, dass die Batterie eine zentrale Rolle zur Abdeckung dynamischer Lastwechsel und zur Entkopplung der begrenzten Betriebsdynamik der Ammoniak-Cracker-Motor-Kombination einnimmt. Batteriegröße, nutzbare Kapazität und Reservekonzept beeinflussen maßgeblich weitere Betriebsgrößen des Antriebskonzeptes wie bspw. die Anzahl der An- und Abschaltvorgänge des Motor-Cracker-Systems sowie die auftretenden Lade- und Entladeraten. Die Ergebnisse liefern damit wesentliche Auslegungshinweise für eine effiziente und betrieblich robuste Dimensionierung des ACGB-Hybridsystems unter hochdynamischen Einsatzbedingungen.