sonde zur Messung der Hydrodynamik erzielt werden. Mit dem Vergleich der Sehnenlängen in Blasenströmungen mit Sehnenlängen in einer Blasenkette wurde gezeigt, dass die Nadelsonde nachvollziehbareMessungen liefert. Um die Messung der Sehnenlänge zu validieren, wurden aufbauend auf den Ergebnissen dieser Masterarbeit die Ergebnisse mit bildgebenden Messverfahren verglichen. Die Validierung der lokalen Gasgehalts- und Geschwindigkeitsmessung zeigt, dass die optische Nadelsonde im homogenen Strömungsregime korrekteMessergebnisse liefert. Die Nadelsonde kann somit bereits jetzt in Pilotanlagen als verlässliche Messtechnik eingesetzt werden, umdie hydrodynamischen Kenngrößen imhomogenen Strömungsregime zu bestimmen. Das heterogene Strömungsregime wiederum birgt sowohl für die Bestimmung des Gasgehalts als auch der Blasengeschwindigkeit Herausforderungen: Der lokale Gasgehalt wird zu niedrig gemessen, da ein Teil der abwärtsströmenden Blasen von derMetallhülse abgelenkt und nicht erfasstwird. Die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit wird wiederum zu hoch gemessen, da die Geschwindigkeit der nach unten strömenden Blasen nicht erfasst wird. Umauch die abwärtsströmenden Blasen zumessen, wurde ein erfolgversprechender Ansatz verfolgt: Die Versuchsmatrix wurde durch Versuche mit nach oben zeigender Nadelsonde erweitert. In nachfolgenden Arbeitenwurde das heterogene Strömungsregime weiter detailliert erforscht. Zusätzlich zur umgekehrten Ausrichtung der Nadelsonde wurde ein neues Messverfahren mit der Nadelsonde entwickelt, umdie in diesemFachbeitrag gezeigten systematischen Messfehler der Messtechnik zu verringern. Mit der neuen Auswertemethode ist es erstmals möglich, Geschwindigkeiten in Echtzeit zu ermitteln – sowohl von aufwärts- als auch von abwärtsströmenden Blasen. Das neue Messverfahren hat damit das Potenzial, auch im heterogenen Strömungsregime die lokalen hydrodynamischen Kenngrößen verlässlich zu ermitteln. Der Einsatz einer optischen Nadelsonde ermöglicht neue Erkenntnisse über die lokalenVorgänge in der komplexen Blasenströmung in einem Blasensäulenreaktor. Aus diesenneuen Erkenntnissen sind Rückschlüsse für eine optimale Auslegung und den effizienten Betrieb eines Blasensäulenreaktors möglich. Eine optimale Auslegung bewirkt eine hohe Methanbildungsrate, wodurch die Effizienz derMethansynthese und somit die Effizienz des gesamten Power-to-GasVerfahrens gesteigert wird. Somit gewinnt die Technologie hinsichtlich einer nachhaltigen Energiebereitstellung und -speicherung an Bedeutung und kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. W Literatur [1] Held, M., Schollenberger, D., Sauerschell, S., Bajohr, S., Kolb, T.: Power-to-Gas. CO² Methanation Concepts for SNG Production at the Engler-Bunte-Institut, in: Chemie Ingenieur Technik, 2020, 92(5), S. 595–602. [2] Leiblein, J.: Räumlich aufgelöste Messung des relativen Gasgehalts, der Blasengeschwindigkeit und der Blasengröße in Blasenströmungen. Masterarbeit, Karlsruhe 2019. [3] Götz, M., Lefebvre, J., Mörs, F., McDaniel Koch, A., Graf, F., Bajohr, S., Reimert, R., Kolb, T.: Renewable Power-to-Gas: A technological and economic review. Renewable Energy, 2015. [4] Götz, M., Bajohr, S., Graf, F., Reimert, R., Kolb, T.: Einsatz eines Blasensäulenreaktors zur Methansynthese, in: Chemie Ingenieur Technik, 2013, 85(7), S. 1.146–1.151. [5] Götz, M., Graf, F., Lefebvre, J., Bajohr, S., Reimert, R.: Speicherung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen im Erdgasnetz – Arbeitspaket 2a: Drei-Phasen-Methanisierung, in: DVGW energie | wasser-praxis, 2014 (65), S. 41–43. [6] Bajohr, S., Götz, M., Graf, F., Kolb, T.: Dreiphasen-Methanisierung als innovatives Element der PtG-Prozesskette, in: gwf Gas+Energie, 2012, (153). [7] Mörs, F., Graf, F., Kolb, T.: Reaktoren für Dreiphasen-Reaktionen: Suspensionsreaktoren, in: Reschetilowski, W. (Hrsg.): Handbuch Chemische Reaktoren, Berlin/Heidelberg 2019. [8] Mörs, F., Ortloff, F., Graf, F., Kolb, T.: Hydrodynamik in Blasensäulen – Messung von relativem Gasgehalt und Blasengröße, in: Chemie Ingenieur Technik, 2019, 85(2), S. 1.371. [9] Brüßler, D.: Validierung der Blasengrößenmessung mittels Nadelsonde durch Vergleich mit optischen Messungen im Durchlichtverfahren. Bachelorarbeit, Karlsruhe 2019. Janina Leiblein war als Projektingenieurin am Engler-Bunte-Institut (EBI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) tätig und ist Preisträgerin des DVGW-Studienpreises Gas 2020/2021. Friedemann Mörs ist Gruppenleiter Verfahrenstechnik am EBI des KIT. Dr. Frank Graf leitet den Bereich „Gastechnologie“ am EBI des KIT. Prof. Dr. Thomas Kolb ist Professor für Verfahrenstechnik chemischer Energieträger am EBI des KIT. Kontakt: Friedemann Mörs Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Engler-Bunte-Ring 1–9 76131 Karlsruhe Tel.: 0721 608-41274 E-Mail: moers@dvgw-ebi.de Internet: www.dvgw-ebi.de Die Autoren 58 energie | wasser-praxis 04/2022 F O R S C H U N G & E N T W I C K L U N G
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