Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

76 Optimierung Konzeptvarianten zur Erzeugung von SNG und Wärme
6.2.4 Diskussion
Verlauf der Optimierung. Zur Diskussion des Optimierungsverlaufs soll exemplarisch
der Verlauf der Optimierung nach dem exergetischen Wirkungsgrad herangezogen werden
(Abb. 6.6). Dieser zeigt die Verbesserung bzw. Entwicklung der vier
Optimierungsparameter (Sattdampfdruck, Temperaturspanne Dampfüberhitzung,
Stoffmengenstrom Dampf, Methanisierungsdruck) sowie den exergetischen Wirkungsgrad
während der Optimierung über 10 Optimierungsschritte. Der Verlauf verdeutlicht, dass der
exergetische Wirkungsgrad durch die Optimierung stetig verbessert wird. Sowohl der
Sattdampfdruck als auch die Temperaturspanne der Dampfüberhitzung nähern sich im
Laufe der Optimierung der vorgegebenen Obergrenze an. Der Stoffmengenstrom des
Dampfes nimmt einen von den Dampfparametern abhängigen Wert an, der aufgrund der
Zunahme dieser Parameter jedoch nicht der vorgegebenen Obergrenze entspricht. Der
Methanisierungsdruck sinkt im Zuge der Optimierung auf seinen Minimalwert ab.
Der Algorithmus konvergiert nach acht Optimierungsschritten. Dabei bleiben der
Methanisierungsdruck und die Temperaturspanne der Dampfüberhitzung bereits nach zwei
Optimierungsschritten unverändert. Der Sattdampfdruck weist nach drei
Optimierungsschritten lediglich minimale Veränderungen auf und der Stoffmengenstrom
des Dampfes verändert sich bis zum achten Optimierungsschritt, da sein Optimum von der
Temperaturspanne der Dampfüberhitzung und dem Sattdampfdruck abhängig ist.
Exergetischer Wirkungsgrad
in %
66
65
64
63
62
61
60
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Optimierungsschritte/Generationen
Exergetischer Wirkungsgrad
Sattdampfdruck (Maximalwert: 80 bar)
Stoffmengenstrom Dampf (Maximalwert: 150 mol/s)
Abb. 6.6 Verlauf der Optimierung des exergetischen Wirkungsgrades der kurzfristig
realisierbaren Variante VK1 zur Erzeugung von SNG und Wärme
Optimierungsparameter. Bei der Betrachtung der Optimierungsparameter (Abb. 6.7)
wird deutlich, dass deren Werte nach der energetischen und ökologischen Optimierung
nahezu identisch sind. Der Sattdampfdruck und die Temperatur, um die der erzeugte
Dampf überhitzt wird, nähern sich den maximalen Werten an. Der Stoffmengenstrom des
Dampfes nimmt bei beiden Optimierungen einen Wert an, der etwa 60 % des
vorgegebenen Maximalwertes entspricht, und der Methanisierungsdruck sinkt im Verlauf
der Optimierung auf seinen Minimalwert von 1,6 bar (16 % des Maximalwertes von
120
100
Temperaturspanne Dampfüberhitzung (Maximalwert: 300 K)
Methanisierungsdruck (Maximalwert: 10 bar)
80
60
40
20
0
Anteil des Maximalwertes
in %