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Ausschreibender Bereich: IEK-10 - Modellierung von Energiesystemen
Kennziffer: D100/2018, Maschinenbau, Elektrotechnik, Wirtschafts-Ingenieurwesen, Verfahrenstechnik

Masterarbeit: Techno-ökonomisches Potenzial der Flexibilisierung des Strombedarfs eines Kupfer-Produktionsprozesses mittels Elektrolyse und Wasserstoffnutzung

Hintergrund
Das IEK-10 beschäftigt sich mit der Entwicklung von maßgeschneiderten Modellen und Algorithmen zur Simulation und Optimierung der Funktionsweise von dezentralen und integrierten Energiesystemen. Solche Systeme sind durch eine hohe zeitliche und lokale Variabilität der Bereitstellung und des Bedarfs von Energie sowie durch eine intensive Kopplung von Stoff- und Energieströmen gekennzeichnet. Insbesondere Industriestandorte verfügen oft über komplexe Energiesysteme, die die Sektoren Wärme, Strom und chemische Energieträger verknüpfen. Dadurch können industrielle Energiesysteme durch intelligente Einbindung und Interaktion aktiv zu einem sicheren und stabilen Energiesystem beitragen und gleichzeitig ihre Energiekosten senken.

Aufgabengebiet
Im Rahmen dieser Arbeit soll die Integration von Wasserstoff als Material und Energieträger in die Produktionskette von Kupfer anhand ihres techno-ökonomischen Potentials bewertet werden. Die Nutzung von Wasserstoff würde, bei Bereitstellung durch eine Wasserelektrolyse, eine weitere Kopplung des Produktionsprozesses mit dem Stromnetz darstellen. Auf diese Weise könnte Regelenergie im Rahmen eines Power‑to‑Gas Ansatzes am Strommarkt angeboten werden und auf Schwankungen des Strompreises flexibler reagiert werden.
Im ersten Schritt sollen Integrationsmöglichkeiten von Wasserstoff als Rohstoff oder Energieträger in die Prozessschritte der Kupferproduktion analysiert werden. Anschließend sollen die Einflüsse äußerer Anreizsysteme wie z.B. Strompreise, Regelleistung oder Netzentgelte untersucht werden. Dies geschieht mittels eines Optimierungsmodells, dass die Dimensionierung und den Betrieb der Wasserstoffbereitstellung und –Speicher optimiert.

Ihr Profil

  • Student/in im Fachbereich des Maschinenbaus, der Elektrotechnik, des Wirtschafts-Ingenieurwesens, der Verfahrenstechnik, oder eines vergleichbaren Studiengangs
  • Interesse an Modellierung und Optimierung
  • Kenntnisse in einer Programmiersprache, vorzugsweise Python

Unser Angebot

  • Eine hochmotivierte Arbeitsgruppe innerhalb einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
  • Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
  • Arbeit an einem jungen Institut mit klarem Fokus auf die Modellierung und Optimierung von Energiesystemen

Ansprechpartner
Fritz Röben
Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Energie- und Klimaforschung -
Modellierung von Energiesystemen (IEK-10)
52425 Jülich

Tel: 02461 61-96898
Email: f.roeben@fz-juelich.de