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Über dieses Buch

Bei der Optimierung von chemischen Energieprozessen wird oft großer Aufwand auf nicht zielführende Ansätze verwandt. Durch rechtzeitige Identifikation sinnvoller Ansatzpunkte und anschließendes systematisches Vorgehen bei der Entwicklung lässt sich sehr viel effizienter zu verbesserten Technologien gelangen. Karsten Müller zeigt anhand verschiedener Beispiele aus dem Bereich der Energiespeicherung, wie aus einer Auswahl von Ansätzen für die Weiterentwicklung die sinnvollsten ausgewählt werden können. Nachdem der Autor zielführende Ansätze für die Forschung herausgearbeitet hat, sollen neue, bessere Einsatzstoffe für die Energietechnologien gefunden werden. Hierfür stellt er, abhängig vom konkreten Anwendungsfall, Methoden vor.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Die Vorgänge in vielen Energiesystemen lassen sich ganz oder teilweise als Zustandsänderungen chemischer Stoffe beschreiben. Solche Vorgänge sind vor allem chemische Reaktionen oder Phasenwechsel wie Verdampfung, Kondensation, Schmelzen, Erstarren, Adsorption und Desorption. Insbesondere Technologien zur Speicherung von Energie stellen oft chemische Energiesysteme dar.

Karsten Müller

Kapitel 2. Grundlagen

Bevor die Energiespeichersysteme und die Vorgehensweise bei der Entwicklung diskutiert werden, sollen in diesem Kapitel zunächst einige grundlegende Fragestellungen geklärt und Definitionen getroffen werden. Außerdem soll ein kurzer Überblick über die wissenschaftliche Literatur zur Verbesserung von Energiesystemen geben werden.

Karsten Müller

Kapitel 3. Eigenschaften von Arbeitsstoffen

Bei der Suche nach neuen Arbeitsstoffen ist die Kenntnis der physikochemischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Im Falle langer Kandidatenlisten sind diese Daten im Normalfall nicht für alle Stoffe vorhanden. Da es für ein Screening großer Datenbanken nicht möglich ist alle Lücken experimentell zu schließen, werden Modelle benötigt, um diese Eigenschaften abzuschätzen.

Karsten Müller

Kapitel 4. Identifikation von Potentialen

Soll ein Prozess optimiert werden, so existiert zunächst eine ganze Reihe möglicher Ansatzpunkte. Dies können die Eigenschaften der beteiligten Stoffe genauso wie die Charakteristika beteiligter Apparate oder die grundsätzliche Betriebsweise sein.

Karsten Müller

Kapitel 5. Wasserstoffspeicherung in LOHCs

Flüssige Organische Wasserstoffträger (LOHC; von englisch: Liquid Organic Hydrogen Carrier) sind ein Ansatz zur Speicherung von Wasserstoff. LOHCs erlauben es Wasserstoff durch chemische Bindung drucklos bei Raumtemperatur in einem sehr kleinen Volumen zu lagern. Die Aufnahme des Wasserstoffs erfolgt bei erhöhtem Druck (20 bis 50 bar) und niedrigen Temperaturen (150 bis 250 °C) in einer Hydrierungsreaktion.

Karsten Müller

Kapitel 6. Thermische Energiespeicherung

Eine wichtige, im Zusammenhang mit dem Umstieg auf erneuerbare Energien häufig übersehene, Energieform ist die Wärme. Neben dem Wärmebedarf zur Beheizung von Wohngebäuden und der Warmwasserbereitung, spielt Wärme im produzierenden Gewerbe eine große Rolle. Hierbei werden oftmals erheblich höhere Temperaturniveaus benötigt.

Karsten Müller

Kapitel 7. Genauigkeit von Aussagen

Bisher wurden viele Aussagen, sowohl qualitativer als auch quantitativer Natur, über die untersuchten und weiterzuentwickelnden Prozesse gemacht. Weitgehend ignoriert wurde dabei jedoch, dass fast jede qualitative Aussage nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zutrifft beziehungsweise fast jede quantitative Aussage nur eine gewisse Genauigkeit besitzt. Lediglich bei Aussagen, die mathematisch direkt aus den Naturgesetzen hergeleitet werden können, und einigen quantitativen Aussagen mit kleinen, ganzzahligen Werten kann mit einer gewissen Berechtigung davon ausgegangen werden, dass die jeweilige Aussage präzise zutrifft.

Karsten Müller

Kapitel 8. Abschließende Diskussion

In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue Herangehensweise für die Weiterentwicklung von chemischen Energieprozessen vorgestellt und am Beispiel verschiedener Energiespeichertechnologien demonstriert. Die vorgeschlagene Vorgehensweise stellt die Zusammenführung von verschiedenen Einzelschritten zu einer „Ingenieurslösung“ dar. Hauptziel des Ansatzes ist es zielgerichtet, das heißt unter Vermeidung nicht erfolgversprechender Forschungsarbeiten, zu verbesserten Prozessen zu gelangen und gegebenenfalls bereits vor der großtechnischen Umsetzung belastbare Aussagen treffen zu können.

Karsten Müller

Backmatter

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