Techno-ökonomische Analyse von indirekt elektrifizierten Reverse-Water-Gas-Shift (rWGS)Reaktoren durch die Nutzung von Flüssigmetallen

Forschungsthema/Bereich

Bewertung und Analyse nachhaltiger Wertschöpfungsketten

Typ der Abschlussarbeit

Bachelor / Master

Startzeitpunkt

-

Bewerbungsschluss

07.10.2025

Dauer der Arbeit

6 Monate

Beschreibung

Hintergrund
Die Bewertung und Analyse nachhaltiger Wertschöpfungsketten bedarf der Anwendung interdisziplinärer Forschungsansätze. Diese Ansätze verbinden wirtschaftliche, ökologische, technischnaturwissenschaftliche, rechtliche und soziale Aspekte. Dadurch können Wertschöpfungsketten systemweit und prozessspezifisch untersucht werden.

Inhalte der Arbeit
Die Erzeugung von erneuerbaren flüssigen Kraftstoffprodukten und Grundchemikalien sind ein essenzieller
Baustein für die Erreichung der Klimaziele in sogenannten „hard-to-abate“ Sektoren wie der Luftfahrt,
Schifffahrt, Schwerlastverkehr und Chemieindustrie. Neben der Nutzung von Biomasse und Recycling rücken
insbesondere Verfahren auf Basis erneuerbarer elektrischer Energie (PV, Wind) und CO2 in Power-to-Liquid
(PtL) Verfahren zunehmend in den Fokus.

In den möglichen Prozesskonstellationen ist vor allem eine hohe Gesamtenergieeffizienz von Bedeutung, da
die Energiebezugskosten den größten Einfluss auf die Gestehungskosten aufweisen. Neben dem zukünftigen
Einsatz von Hochtemperatur-Co-Elektrolysesystemen kann zur Synthesegaszeugung (CO-haltig) aus CO2 und
H2 die Reverse Water Gas Shift Reaktion (rWGS) eingesetzt werden.

In vorangegangen Analysen hat sich gezeigt, dass der elektrisch beheizte Betrieb von rWGS-Reaktoren bei
hohen Temperaturen (>800°C) die höchste Gesamtenergiesystemeffizienz erzielt. Auch industriell (bspw.
Topsoe e-rWGS) wird die Entwicklung elektrisch beheizter Reaktoren vorangetrieben. Direkt elektrisch
beheizte rWGS-Reaktoren können bereits relativ lastflexibel agieren, für den Betrieb in Zeiten geringer
Stromgewinnung über die volatilen Quellen Wind und PV müssten jedoch Batteriesysteme eingesetzt werden.
Die zeitliche Entkopplung der elektrischen Beheizung und des Reaktorbetriebs könnte durch den Einsatz von
Flüssigmetallen als Wärmespeicher- und Transportmedium eine kostengünstigere Betriebsweise von PtLProzessen
ermöglichen. Dies soll in dieser Arbeit grundlegend analysiert werden.
Die Analyse soll maßgeblich auf der Modellierung/Simulation (wahlweise in Aspen Plus, Aveva Process
Simulation oder Matlab) basieren, ergänzt durch eine ökonomische Analyse.

Voraussetzung

Voraussetzungen an Studierende

• Studium der Fachrichtungen Wirtschafts-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen, des Maschinenbaus, sowie ähnlicher Studiengänge.
• eine systematische sowie ergebnisorientierte Arbeitsweise
• ein Interesse an den Themen Prozesssimulation und -optimierung

Studiengangsbereiche

• Ingenieurwissenschaften
  Bauingenieurwesen
  Bioingenieurwesen
  Chemieingenieurwesen & Verfahrenstechnik
  Maschinenbau
  Mechanical Engineering
  Production and Operations Management
• Wirtschafts- und Rechtswissenschaften
  Wirtschaftsinformatik
  Technische Volkswirtschaftslehre
  Wirtschaftsingenieurwesen
  Wirtschaftsmathematik

Betreuung

Titel, Vorname, Name

M. Sc. Diana Temnov

Organisationseinheit

Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP), Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre, insb. Produktionswirtschaft und Logistik

E-Mail Adresse

diana.temnov@kit.edu

Link zur eigenen Homepage/Personenseite

Website

Bewerbung per E-Mail

Bewerbungsunterlagen

• Lebenslauf
• Notenauszug
• Kurzes Motivationsschreiben (ca. eine halbe DIN-A4 Seite)

E-Mail Adresse für die Bewerbung
Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an diana.temnov@kit.edu


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