Messtechnische Konzepterstellung für einen innovativen transkritischen CO2-Prozess

Abstract

Der innovative, jedoch momentan noch rein theoretische SETE-Prozess (Solare elektrische und thermische Energiebereitstellung - ein transkritischer CO2-Prozess) könnte in der zukünftigen Energieversorgung Wiens eine wesentliche Rolle spielen. Als Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-Prozess ist die gleichzeitige Bereitstellung von Wärme, Kälte und Strom möglich. Ein zentraler Schritt in der Entwicklung dieses Prozesses ist die Konzeptionierung eines Prototyps. Ziel dieser Masterarbeit ist die wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der notwendigen Messtechnik und die damit verbundene Entwicklung eines Messkonzeptes für diesen Prototyp. Die Identifikation und Beschreibung voraussichtlicher Prozess- und Messgrößen sowie die Positionierung und Auswahl notwendiger Messsysteme sind dafür notwendige Schritte. Basierend auf den wichtigsten physikalischen Grundlagen zu thermodynamischen Kreisprozessen sowie der Entstehungshistorie des SETE-Prozesses in Kapitel 2 werden in Kapitel 3 relevante messtechnische Themen sowie mögliche Messverfahren mitsamt deren Funktion sowie Vor- und Nachteilen erläutert. Der Aufbau und die für die Aufstellung des Messkonzeptes notwendigen Betriebszustände des Prozesses werden in Kapitel 4 analysiert. Die genaue Identifikation, Beschreibung und Festlegung der Messstellen und deren Anforderungen sowie die darauf aufbauende Auswahl und Analyse der Messsysteme erfolgt in Kapitel 5. Der zusammenfassende Messkonzeptvorschlag, siehe Kapitel 6, kann als Grundlage für die daran ansetzende weitere Erforschung des SETE-Prozesses durch die Aufstellung eines Regelungskonzeptes und den Bau eines Prototyps dienen.

The innovative, yet currently theoretical, SETE-process (a transcritical CO2-process) could play a significant role in the future energy supply in Vienna. The SETE-process allows the simultaneous provision of heat, cooling and electricity. An important step in the development of this new thermodynamic process is the conceptualization of a prototype. The aim of this master’s thesis is the scientific examination of the necessary measuring devices and the associated development of a measurement concept for this prototype. The identification and description of expected process and measurement variables as well as the positioning and selection of necessary measurement systems are required steps to look at. Based on the most important physical fundamentals of thermodynamic circular processes and the history of the SETE-process in Chapter 2, Chapter 3 explains relevant metrological topics and possible measurement methods, including their function, advantages and disadvantages. The structure and the operating states of the process required to set up the measurement concept are analyzed in Chapter 4. The precise identification, description and definition of the measuring points and their requirements, as well as the selection and analysis of the measuring systems, is carried out in Chapter 5. The summarized measurement concept proposal, see Chapter 6, can serve as the basis for further research into the SETE-process by drawing up a control concept and building a prototype.