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Gas- und Wärme-Institut in Essen

Simulationswerkzeuge

Das Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. verfügt über umfassende, leistungsstarke sowie dynamische und numerische Simulations- und Berechnungsprogramme, die in den F&E-Abteilungen „Brennstoff- und Gerätetechnik (BGT)“ und „Industrie- und Feuerungstechnik (IFT)“ seit vielen Jahren zur Auslegung und Optimierung von Energieversorgungskonzepten sowie verfahrenstechnischen Anlagen und Prozessen sowohl im Rahmen von Forschungsprojekten als auch bei der Lösung kundenspezifischer Fragestellungen eingesetzt werden. Die dabei verwendeten Simulationswerkzeuge umfassen folgende Softwareprogramme:

  • ChemCAD®: Simulation chemischer Prozesse
  • Modelica®: Systemsimulation von Netzen, Quartieren, Gebäuden, Technologien, …
  • Cosilab®: Reaktionskinetische Berechnungen
  • ANSYS (FLUENT®): CFD-Simulation von Strömungen, Verbrennung, Wärmeübertragung und Schadstoffbildung

Zusätzlich werden folgende Darstellungs- und Berechnungstools eingesetzt:

  • GIS – Geographisches Informationssystem (QGIS): Datenerfassung und räumliche Darstellung
  • GasCalc®, GasData, GWI-Arbeitsblätter: Brennstoffcharakteristik und -verbrennung

Während in der BGT-Abteilung die oben genannten Simulationswerkszeuge und Berechnungsmodule für die Auslegung, Überprüfung und Optimierung zukünftiger Konzepte der Energieversorgung eingesetzt werden (BGT-Simulationen), werden sie in der IFT-Abteilung zur Untersuchung und Optimierung von industriellen Verbrennungsprozessen und -anlagen sowie deren Feuerungssystemen und -komponenten herangezogen (IFT-Simulationen).

Sowohl die numerische als auch die dynamische Prozesssimulation wird am GWI unter Berücksichtigung sämtlicher systemrelevanter Parameter durchgeführt, wobei Parameterstudien, Geometrievarianten, reaktionskinetische Vorgänge und dynamische Prozesszustände betrachtet werden können. Des Weiteren ist das GWI mit seinen Simulationswerkzeugen in der Lage, die dynamische Prozesssimulation für gesamte Energiesysteme der Gebäudeversorgung und die numerische Modellierung für ganzheitliche thermische Industrieprozesse durchzufahren und die komplexen physikalischen Vorgänge im Energiesystem zu beschreiben und Aussagen zu den Wechselwirkungen der einzelnen Prozesse (Strömung, Verbrennung, Strahlung etc.) zu liefern. Auf diese Weise können Optimierungs- und Retrofitting-Strategien im Voraus studiert und getestet werden, ohne dass es zu kostenintensiven Anlagenstillständen und somit zu Produktionsausfällen kommt.
Die erzielten Simulationsergebnisse erlauben Einblicke in den Prozessablauf, die mit Mitteln der Messtechnik kaum oder nur unter großem Aufwand möglich sind. Durch die Kombination dieser Ergebnisse mit messtechnischen Untersuchungen kann das GWI die Energiesysteme analysieren, optimieren und zur Lösung kunden- und prozessspezifischer Fragestellungen beitragen.