Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

Analyse der Startpunkte der Optimierung 63
einer Vielzahl von Lösungen auch solche Lösungen generiert werden, bei denen sich die
Einflüsse der Parametervariationen je nach Art der Übertragungsfunktion und Vorzeichen
gegenseitig auslöschen, aber auch potenzieren können. Im Gegensatz zu
Sensitivitätsanalysen werden somit verschiedene Prozessparameter gleichzeitig variiert
und daher Wechselwirkungen unterschiedlicher Parameterveränderungen erfasst.
Mit Blick auf das Simulationsprogramm dieser Arbeit stehen insbesondere die
Prozessschritte Biomassevergasung und Methanisierung aufgrund ihres maßgeblichen
Einflusses auf die Prozesseffizienz [Zwart 2006] im Fokus der Untersuchungen. Deshalb
werden exemplarisch die folgenden zwei Parameter der kurzfristig realisierbaren
Konzeptvariante VK1 variiert:
� die Gleichgewichtskonstante der Wassergas-Shift Reaktion der Modellierung des
Vergasungsreaktors und
� die Gleichgewichtskonstante der Wassergas-Shift Reaktion der Modellierung des
Methanisierungsreaktors.
Die Variation beider Parameter wird stochastisch in Form einer Gaußschen
Normalverteilung mit einer Standardabweichung von 5 % um den Erwartungswert
(Ausgangswert des zu variierenden Parameters) realisiert. Die Exergie des erzeugten Bio-
SNG wird exemplarisch als Endgröße gewählt, anhand derer der Einfluss der
Parametervariation untersucht wird (Abb. 5.5).
Ergebnisanzahl
200
175
150
125
100
75
50
25
0
31,5 31,8 32,0 32,3 32,5 32,8 33,0 33,3 33,5
Bio-SNG-Exergie in MW
Ergebniszahl Dichtefunktion
Abb. 5.5 Verteilung der Bio-SNG-Exergie des kurzfristig realisierbaren Anlagenkonzeptes
bei stochastischer Variation der Gleichgewichtskonstanten der Wassergas-Shift
Reaktionen im Prozessschritt Biomassevergasung und Methanisierung
Es wird deutlich, dass die Abweichung der Exergie des aus der Anlage austretenden Bio-
SNG ähnlich wie die stochastisch erzeugten Variationen der Parameter durch eine
Gaußsche Normalverteilung angenähert werden kann (Abb. 5.5). Die Abweichung vom
Ausgangswert ohne Parametervariation liegt im Durchschnitt bei 0,05 %. Die
Standardabweichung der Näherungsfunktion/Dichtefunktion beträgt 0,29 MW (d. h. etwa
0,89 % in Bezug auf den Ausgangswert) und liegt damit deutlich unter dem Wert der
Standardabweichung der einzelnen Parametervariationen (5 %). Für die Exergie des
austretenden Bio-SNG-Stromes ergibt sich eine maximale positive Abweichung von etwa
0,9 MW (2,8 %) und eine maximale negative Abweichung von 0,6 MW (1,8 %).
Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse der Monte Carlo Simulation kann damit festgestellt
werden, dass die Veränderung einzelner Prozessparameter auf das Endergebnis der
Simulation übertragen wird. Die Veränderung des Endergebnisses gibt die Variation der