Simultane Planung von Standort, Kapazität und Konfiguration von Bioraffinerien

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Bioraffinerien umfassen innovative technologische Konzepte zur Herstellung energetischer, stofflicher und pharmazeutischer Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen, die fossile Ressourcen ersetzen können. Um die effiziente Nutzung dieser Rohstoffe zu fördern und Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion zu vermeiden, untersucht diese Arbeit Restbiomassen als Einsatzstoff. Da Restbiomassen nur begrenzt verfügbar sind, wird deren geografischer Anfall mithilfe von Geoinformationssystemen (GIS) in die strategische Planung einbezogen. Ziel ist die strategische Planung einer Bioraffinerie unter Berücksichtigung des geografischen Biomassenanfalls, was ein komplexes Entscheidungsproblem darstellt, bei dem Standort, Kapazität und Konfiguration der Anlage simultan optimiert werden müssen. Ein hybrider Algorithmus, der eine heuristische Evolutionsstrategie mit einem exakten nichtlinearen Programm kombiniert, wird entwickelt, um diese simultane Planung zu ermöglichen. Dadurch kann erstmals die Planung von Bioraffinerien unter Berücksichtigung des geografischen Anfalls der Restbiomassen in verschiedenen Regionen und mit unterschiedlichen Technologien erfolgen. Das entwickelte Modell wird in zwei Fallstudien zur Planung einer Fischer-Tropsch-Bioraffinerie in Deutschland und einer Lignocellulose-Bioraffinerie im Cariboo District in British Columbia, Kanada, angewendet.