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Masterarbeit: Bewertung des technischen und ökonomischen Potentials der Wasserstoffspeicherung in unterirdischen Kavernen in Europa und ausgewählten außereuropäischen Ländern

Ausschreibendes Institut: IEK-3 - Elektrochemische Verfahrenstechnik
Kennziffer: D108/2017, Bergbau- bzw. Rohstoffingenieurwesen, Geowissenschaft, Geophysik, Georessourcenmanagement, Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen

Beginn der Arbeit: sofort / nach Vereinbarung

Hintergrund
Vor dem Hintergrund schwindender fossiler Energiereserven und den internationalen Klimaschutzzielen wird ein weltweit weiterhin starker Ausbau der erneuerbaren Energien (insbesondere Windenergie- (WEA) und Photovoltaik- (PV) Anlagen) als notwendig angesehen. Deren fluktuierendes Aufkommen erfordert weiterentwickelte Lösungen großtechnischer Energiespeicherung. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff mittels Elektrolyse, auch Power-to-Gas genannt, bietet eine vielversprechende technische Lösung dazu, mittels derer gleichzeitig CO2-Reduktionen in weiteren Energiesektoren, wie etwa dem Verkehr, erreicht werden können. Die Nutzung von Wasserstoff stellt dabei einen besonders vorteilhaften Ansatz zur Speicherung und zum Transport fluktuierender erneuerbarer Energien (FEE) dar.

Am IEK-3 wird in diesem Zusammenhang an internationalen Energiekonzepten gearbeitet, in denen Wasserstoff zur Übertragung von netzseitig nicht nutzbarer FEE in anderen Sektoren eingesetzt wird. Eine besondere Bedeutung kommt hierbei der Wasserstoffinfrastruktur auf internationaler Ebene zu. Aufgrund von Energieüberschussregionen einerseits und vergleichsweise großem Energiebedarf aus Mobilität und Industrie in anderen Regionen, ist eine weltweite Lösung für die wirtschaftliche sinnvolle Nutzung von Wasserstoff aus FEE erforderlich. Die Langzeitspeicherung von Wasserstoff in unterirdischen Kavernen stellt hierbei eine vielversprechende Möglichkeit zur zeitlichen Flexibilisierung dar.

Aufgabengebiet

Im Rahmen dieser Arbeit soll das techno-ökonomische Potential unterirdischer Kavernen für die großtechnische Wasserstoffspeicherung in Europa und ausgewählten außereuropäischen Ländern ermittelt und bewertet werden. Dazu ist ein Kriterienkatalog mit technischen, ökonomischen und ökologischen Parametern zu erstellen, um geeignete unterirdischer Kavernen, bspw. Salzkavernen, auszuwählen. Zusätzlich sollen existierende Erdgas- und Ölspeicherkavernen in den jeweiligen Ländern berücksichtigt werden.

Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines georeferenzierten Modells (vorzugsweise in Python), um die Möglichkeiten zur Wasserstoffspeicherung in unterirdischen Kavernen zu bewerten. Im Hinblick auf ökonomische Überlegungen und ökologische Randbedingungen soll die Bewertung um eine szenarienbasierte Analyse der Speicheranforderungen in den jeweiligen Ländern erweitert werden.

Hierzu sind folgende Arbeitspakete zu bearbeiten:

  • Ausarbeitung eines Kriterienkatalogs für die Auswahl der unterirdischen Kavernen als Wasserstoffspeicherstätten mit Bezug auf technische, ökonomische und ökologische Aspekte
  • Recherche von existierenden, für die Gas- oder Ölspeicherung genutzten Salzkavernen
  • Ausarbeitung eines georeferenzierten Modells zur Bewertung des Wasserstoffspeicherpotentials in Europa und ausgewählten außereuropäischen Ländern
  • Ermittlung der szenarienbasierten Speicheranforderungen für die ausgewählten Länder

Anforderungen

  • Sehr gute Leistungen in Ihrem Studium des Bergbau- bzw. Rohstoffingenieurwesens, der Geowissenschaften, der Geophysik, des Georessourcenmanagements, des Maschinenbaus, des Wirtschaftsingenieurwesens oder eines vergleichbaren Studiengangs
  • Interesse an energietechnischen und -politischen Fragestellungen
  • Hohe Motivation, selbstständige und analytische Arbeitsweise
  • Sehr gute Englischkenntnisse
  • Idealerweise erste Erfahrungen mit der Programmierung in Python und der Nutzung von Geoinformationssystemen (GIS)

Unser Angebot

  • Eine vielseitige, hochmotivierte Arbeitsgruppe internationaler Prägung innerhalb einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
  • Eine hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
  • Intensive Betreuung der Arbeit vor Ort, in Verbindung mit einer Vergütung
  • Die Möglichkeit der aktiven Mitgestaltung des Energiesystems der Zukunft

Ansprechpartner:

Dilara Caglayan
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
IEK-3: Elektrochemische Verfahrenstechnik
Verfahrens- und Systemanalyse
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

E-Mail: d.caglayan@fz-juelich.de
Tel. 02461 61-5396
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/EN

Philipp Heuser
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
IEK-3: Elektrochemische Verfahrenstechnik
Verfahrens- und Systemanalyse
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

E-Mail: p.heuser@fz-juelich.de
Tel. 02461 61-9742
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/EN


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