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

Research topic/area

Bewertung und Analyse nachhaltiger Wertschöpfungsketten

Type of thesis

Bachelor / Master

Start time

-

Application deadline

07.10.2025

Duration of the thesis

6 Monate

Description

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.

Requirement

Requirements for students

• 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

Faculty departments

• Engineering sciences
  Civil engineering
  Biological engineering
  Chemical & process engineering
  Mechanical engineering
  Mechanical Engineering
  Production and Operations Management
• Economic & law sciences
  Information Engineering
  Business engineering
  Business management
  Business Mathematics

Supervision

Title, first name, last name

M. Sc. Diana Temnov

Organizational unit

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

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diana.temnov@kit.edu

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Application documents

• Curriculum vitae
• Grade transcript
• Kurzes Motivationsschreiben (ca. eine halbe DIN-A4 Seite)

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Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an diana.temnov@kit.edu


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