Masterarbeit "Nutzung Hochtemperaturwärmepumpen zur industriellen Prozesswärmeversorgung

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Die Fraunhofer-Gesellschaft ( ) ist eine der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. 75 Institute entwickeln wegweisende Technologien für unsere Wirtschaft und Gesellschaft – genauer: 32 000 Menschen aus Technik, Wissenschaft, Verwaltung und IT. Sie wissen:
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Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Unsere rund 1400 Mitarbeitenden arbeiten für ein nachhaltiges, wirtschaftliches, sicheres und sozial gerechtes Energieversorgungssystem auf Basis erneuerbarer Energien. Dazu tragen wir mit unseren Forschungsschwerpunkten Energiebereitstellung, Energieverteilung, Energiespeicherung und Energienutzung bei. Durch herausragende Forschungsergebnisse, erfolgreiche Industrieprojekte, Firmenausgründungen und globale Kooperationen gestalten wir die nachhaltige Transformation des Energiesystems.

Hier sorgst Du für Veränderung

Die Gruppe "Energiesysteme und Energiewirtschaft" erforscht mit Hilfe von Energiesystemmodellen klimaschutzkompatible Transformationspfade lokaler, nationaler und internationaler Energiesysteme. Das Energiesystemmodell DISTRICT optimiert Transformationspfade auf kommunaler bzw. Quartiersebene. Im Rahmen des Projekts INDsupply werden mit Hilfe von DISTRICT Transformationspfade zur Dekarbonisierung von Industriegebieten modelliert.

Im Rahmen einer Masterarbeit soll die Modellierung in DISTRICT um Hochtemperaturwärmepumpen und weitere potenziellen Wärmequellen, insbesondere industrielle Abwärme, erweitert werden. Dazu erfolgt eine generische, mathematische Formulierung der Wärmequellen und Hochtemperaturwärmepumpen im Modell, aufbauend auf der bestehenden Methode für die Nutzung natürlicher Wärmequellen, wie Gewässer, Erdwärme und Umgebungsluft. Zusätzlich muss eine Differenzierung von Wärmepumpentypen erfolgen, die sich je nach Technologie für bestimmte Temperaturbedarfe und Prozessanforderungen besser oder schlechter für industrielle Prozesswärme eignen.

Es sollen dabei vor allem Hochtemperaturwärmepumpen mit Vorlauftemperaturen von 100 - 250 °C zur Dekarbonisierung der industriellen Prozesswärmeversorgung betrachtet werden. Hier ergeben sich aufgrund der hohen benötigten Temperaturhübe zwischen Wärmequellen und Wärmesenken besondere Herausforderungen für die Umsetzung und die damit verbunden Kosten.

Im Anschluss soll die Integration von industriellen Hochtemperaturwärmepumpen in die Wärmeversorgung von energieintensiven Prozessen aus technoökonomischer Perspektive untersucht werden. Dabei soll der Vergleich zu bestehenden und zu alternativen Technologien für die Prozesswärmeversorgung gezogen werden. Die Arbeit wird am Fraunhofer ISE vor Ort durchgeführt.

Daher suchen wir für unsere Gruppe "Energisysteme und Energiewirtschaft" zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine Studentische Hilfskraft mit der Gelegenheit zur Erstellung der Masterarbeit, für die folgenden Tätigkeiten:

• Du arbeitest dich in das Energiesystemmodell DISTRICT ein.
• Du erweiterst die bestehende Modellierung von Wärmequellen für industrielle Hochtemperaturwärmepumpen in DISTRICT.
• Du führst eine technoökonomische Analyse für die Einbindung dieser Technologien durch.
• Du dokumentierst die Ergebnisse, erstellst die Abschlussarbeit und präsentierst sie sowohl intern als auch extern.

Hiermit bringst Du Dich ein

• Du bist eingeschriebene
  * r Student
  * in in der Fachrichtung Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Energietechnik oder Wirtschaftsingenieurwesen mit Bachelorabschluss.
• Du verfügst über Kenntnisse in Energiewirtschaft und Energietechnik, idealerweise im Bereich Netze.
• Du hast grundlegende Programmierkenntnisse und idealerweise hast Du bereits mit R und/oder Python sowie GIS gearbeitet.
• Erfahrung in der Simulation und Optimierung von Energiesystemen sind von Vorteil, aber keine Bedingung.
• Ein routinierter Umgang mit MS-Office ist für Dich selbstverständlich.
• Du…