Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISEDie Transformation der chemischen Industrie hin zu grünen Molekülen erfordert technologisch robuste und wirtschaftlich tragfähige Lösungen. Mithilfe simulationsgestützter Prozessmodellierung und transparenter Inhouse-Kostenanalysen schaffen wir belastbare Entscheidungsgrundlagen für Industrie, Projektentwickler und Start-Ups.
Wir bieten integrierte Systemanalysen und Optimierungen und Weiterentwicklungen
für nachhaltige, wettbewerbsfähige, verfahrenstechnische und chemische Prozesse, Bio-to-X, Power-to-X und hybride Konzepte.
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Prozesssimulation für innovative verfahrenstechnische Industrieprozesse
Von der Konzeptentwicklung bis zur techno-ökonomischen Bewertung
Unsere Leistungen umfassen:
- Entwicklung von innovativen Prozessoptionen und Flow-Diagrammen, Quantifizierung von Effizienzen, Stoffströmen und Optimierungspotenzialen, Technologieauswahl und Prozessrouten für defossilisierte verfahrenstechnische Erzeugungskonzepte für Synfuels und H2-Derivate
- Detaillierte Prozesssimulation mit Aspen Plus® und Inhouse-Modellen zur Abbildung von Prozesskonzepten und Reaktionstechnik in Synthese- und Reformierungsprozessen
- Techno-ökonomische Bewertungen entlang der gesamten Produktions- und Lieferkette mit Ableitung relevanter KPIs (u.a. Carbon-, Hydrogen- und Energieeffizienz) sowie Berechnung von CAPEX, OPEX und Produktionskosten sowie Benchmarking alternativer Technologien
- Optimierung von Synthesen- und Reformierungsprozessen unter Berücksichtigung von beispielsweise Material- und Energieintegrationspotenzialen, CO2-Abscheidung, -Speicherung und -Nutzung, Wärmerückgewinnung über Hochtemperatur-Wärmepumpen sowie der Auslegung zentraler Prozesskomponenten
- Unabhängige und wissenschaftlich fundierte technologische Bewertungen neuartiger Konzepte unter Berücksichtigung der Erkenntnisse aus In-House-Forschungsanlagen, Marktanalysen sowie Referenzen aus bestehenden Projekten. Zudem Shortlisting von Anlagenzulieferern, OEM, EPC auf Basis ausgewählter Indikatoren
Ihr Nutzen:
- Entwicklung fortschrittlicher und wirtschaftlicher Prozesskonzepte unter Berücksichtigung der technologischen und ökologischen Rahmenbedingungen
- Ein wissenschaftlich fundiertes, unabhängiges Benchmarking und Bewertung komplexer Technologieoptionen
- Quantifizierung von Effizienz- und Kostentreibern entlang der gesamten Prozesskette
- Transparente Entscheidungsgrundlagen für Investitionen, Technologieauswahl und Projektentwicklung sowie strategische Ausrichtungen hinsichtlich Skalierung und Markteintritt
Entwicklung von innovativen Prozessoptionen
Beispiel für Umwandlung biogener Gasquellen in Chile zu biobasiertem Methanol. Zwei Anlagen mit unterschiedlichen CH₄/CO₂-Verhältnissen: Fälle 1-3 Deponiegas (La Hormiga), Fall 4 Biogas (Anlage Agrícola).
Wir entwickeln innovative Prozessoptionen für potenzielle reale biogene CO₂-Anwendungsfälle zur Produktion biobasierter grüner Moleküle wie Methanol, Dimethylether (DME) und nachhaltiger Flugkraftstoffe (SAF) über die Methanol-to-Jet-Route.
Forschungsprojekte:
SHIFT – Sector Coupled Systems for Heat, Industry, Fuels and Transport in Chile
Machbarkeitsstudien:
- Machbarkeitsstudie zur Herstellung von grünen Kraftstoffen auf Basis erneuerbarer Energie und CO2 einer Ersatzbrennstoffanlage
- Machbarkeitsstudie für die Realisierung der ersten Power-to-Jet-Fuel-Anlage im Pilotmaßstab in Italien im Auftrag eines Industrieunternehmens
- Machbarkeitsstudie für ein biogenes CCU-Projekt mit Fokus auf Methanol in Nordrhein-Westfalen im Auftrag eines Industrieunternehmens
Detaillierte Prozesssimulation zur Abbildung von Prozesskonzepten
Beispiel für die Optimierung von Synthese- und Reformierungsprozessen mit Material- und Energieintegration, CO₂-Abscheidung, Wärmerückgewinnung und Auslegung zentraler Prozesskomponenten.
Wir führen Prozesssimulationen mit Aspen Plus® durch, kombinieren diese mit techno-ökonomischen Bewertungen und optimieren Prozessrouten unter Berücksichtigung von Rohstoffbedingungen, Material- und Energieintegration sowie In-House-Kostenmodellen. Dadurch unterstützen wir die Entwicklung hybrider »Power & Bio-Carbon«-Konzepte, die bestehende Quellen effizient nutzen und die Produktionskosten minimieren.
Unsere Arbeiten umfassen Fallstudien realer Anwendungen, in denen bereits verfügbare und kostengünstige biogene Quellen mit vielversprechenden CO₂-/CH₄-Verhältnissen sowie die entsprechenden Produktionskosten für grüne Moleküle analysiert werden.
Forschungsprojekte:
SHIFT – Sector Coupled Systems for Heat, Industry, Fuels and Transport in Chile
Techno-ökonomische Bewertungen entlang der gesamten Prozesskette
Beispiel für die ganzheitliche Optimierung des NH3-Reformierungsprozesses einschließlich Stoff- und Energieintegration, Wärmerückgewinnung, CO₂-Abscheidung aus Prozess- und Abgasströmen sowie techno-ökonomischer Bewertung und Kostenschätzung.
Unsere Arbeiten bilden die zentrale Grundlage für energie- und kosteneffiziente chemische Prozesse. Sie umfassen Aspen Plus® Prozesssimulationen zur Auslegung großskaliger Ammoniak- und Methanol-Reformer, die Optimierung und Rückgewinnung von Wärme, die Material- und Energieintegration von Vor- und Hauptreformern sowie die CO₂-Abscheidung aus Prozess- und Rauchgasströmen. Ergänzend führen wir belastbare Kostenschätzungen für die gesamte Prozesskette durch.
Forschungsprojekte:
NAMOSYN – Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe