Sicherheitsrelevante Planung einer sCO2 Testanlage
| Autor: | Haidmeier, Philip |
|---|---|
| Jazyk: | němčina |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: | |
| DOI: | 10.34726/hss.2022.97103 |
| Popis: | Um wirtschaftlich konkurrenzf��hig zu werden, muss die Gewinnung von elektrischer Energie mittels Sonnenw��rmekraftwerken effizienter werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird statt des ��blichen Wasserdampfkraftprozesses f��r die Bereitstellung elektrischer Energie superkritisches Kohlenstoffdioxid (sCO2) als Arbeitsfluid eingesetzt. Damit sind einige Vorteile verbunden: geringere Anlagengr����e in Kombination mit geringerem Kapitaleinsatz, h��here Arbeitsmitteltemperaturen und somit die M��glichkeit h��herer Effizienz. Jedoch ist die Verwendung der superkritischen CO2 Technologie noch nicht f��r den Einsatzfall der Sonnenw��rmekraftwerke erprobt. Au��erdem muss der Prozess f��r den Anwendungszweck optimiert werden. Im Zuge des SCARABEUS-Projekts wird ein neuartiges Arbeitsfluid entwickelt, das an der Forschungsanlage der TU getestet werden soll. Hierbei handelt es sich um eine Mischung von CO2 mit einem Additiv. Dadurch soll der kritische Punkt des reinen CO2 von 31��C auf ��ber 60��C erh��ht werden, um Trockenkondensation im ariden Klima zu erm��glichen. Die Toxizit��t des Additivs Schwefeldioxid bedingt einer genauen sicherheitstechnischen Betrachtung. Gemeinsam mit dem T��V Austria wurde eine Hazard Operations Studie durchgef��hrt, welche dem ersten Schritt der quantitativen Risikoanalyse entspricht. Im weiteren wird auf Literatur zur Bestimmung der Eintrittswahrscheinlichkeiten der festgestellten Fehler hingewiesen.Bei der Beschreibung des Prozesses und der Sicherheitseinrichtungen werden M��glichkeiten zur Luftreinhaltung diskutiert. Als Verfahren der Wahl bietet sich ein Aktivkohlefilter an. Diese k��nnen wahlweise so ausgelegt werden, dass sie das gesamte eingekapselte Luftvolumen oder nur Hauptemittenten reinigen.Zur Absch��tzung des Schadensausma�� wird eine Ausbreitungsrechnung durchgef��hrt. Der Weg durch diverse Regulative wird nachgezeichnet und ein dem Anwendungsfall entsprechendes Modell gew��hlt. Die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung werden mit einem Schadensmodell eingeordnet und Ma��nahmen zur Reduktion der Auswirkungen eines St��rfalls vorgeschlagen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bieten einerseits zahlreiche Einsatzm��glichkeiten im SCARABEUS-Projekt, dessen Ziel die Reduktion von fossilen Brennstoffen ist. Andererseits erlauben die Erkenntnisse dieser Arbeit eine bessere Einsch��tzung des Gef��hrdungspotentials von toxischen Substanzen und k��nnen bei zuk��nftigen Forschungsprojekten genutzt werden. The fate of the green energy CSPs stands with their abilities to overcome economical misfits against their conventional contenders by increasing their efficiency. This work addresses the application of supercritical CO2 instead of steam in the power block. Some benefits arise with this technology, smaller size of the power block and therefore less CAPEX and higher working temperatures and the possibility of higher efficiency. The supercritical CO2 technology needs to be adapted and optimized especially to the CSP process. The SCARABEUS-project introduces a new and unique working fluid, which will be developed and tested at a TU research facility. A first draft consists of a binary mixture of CO2 and sulfur dioxide. Thereby, the critical point of CO2 of 31��C rises up to 60��C enabling dry condensation in arid climate, which CSPs are designed for. Due to the high toxicity of sulfur dioxide, additional safety measures must be considered. As a first step in a qualitative risk assessment, a HAZOP study is conducted by the T��V Austria to detect potential errors. Further, literature for determination of error probability is provided.In the experimental part of this work the process and safety measures are explained. Air quality measures are introduced ensuring the occupational exposure limits are not exceeded. Filtration with activated carbon is discussed. The complete exchanged air can be purified by just the main emission source. The consequences of an accidental release of the complete working fluid are estimated with atmospheric dispersion modelling. An appropriate model according to guidelines and legislation is chosen. The results of the atmospheric dispersion modelling are matched to methods for the determination of possible damage by acute intoxication and ways to reduce the damage are presented. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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