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Ausschreibender Bereich: IEK-3 - Techno-ökonomische Systemanalyse
Kennziffer: 2019M-064, Energietechnik, Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Nachhaltige Energieversorgung, Wirtschaftsingenieurwesen

Masterarbeit: Techno-ökonomische Analyse eines Pipeline-Transportes im Rahmen internationaler Wasserstoffversorgungspfade

Beginn der Arbeit: ab sofort / nach Vereinbarung

Hintergrund
Vor dem Hintergrund schwindender fossiler Energiereserven und internationaler Klimaschutzziele 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 regenerative erzeugtem Strom in Wasserstoff mittels Elektrolyse, auch Power-to-Gas bzw. „grüner“ Wasserstoff genannt, bietet eine vielversprechende technische Lösung dazu, mittels derer gleichzeitig CO2-Reduktionen in 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 FEE in andere Sektoren eingesetzt wird. Aufgrund von Regionen mit umfangreichen FEE-Potentialen einerseits und vergleichsweise großem Energiebedarf für Mobilität und Industrie in anderen Regionen, ist eine weltweite Lösung für die wirtschaftliche sinnvolle Nutzung von Wasserstoff aus FEE erforderlich. Für einen technisch umsetzbaren und wirtschaftlichen Transport dieser Energie in Form von „grünem“ Wasserstoff ist eine Untersuchung des leitungsgebundenen Langstreckentransports von Interesse. Neben der Speicherbarkeit von Wasserstoff ist die Transportierbarkeit über große Entfernungen ein wesentliches Element in der Integration von Wasserstoff als Energieträger in das künftige Energiesystem.

Aufgabengebiet
Im Rahmen dieser Arbeit soll der internationale Pipelinetransport von Wasserstoff auf Basis bestehender Modelle zur Landverfügbarkeit und Routenbestimmung untersucht werden. Diese Untersuchung umfasst die Identifizierung von Restriktionen der Routenführung, die Weiterentwicklung des bestehenden Modellansatzes und die Integration in ein weltweites Wasserstoffinfrastrukturmodell. Ziel der Arbeit sind quantitative Aussagen zur Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit des internationalen leitungsgebundenen Langstreckentransportes von Wasserstoff. Diese Aussagen liefern einen wichtigen Beitrag zur Nutzbarmachung des weltweiten FEE-Potentials und zur Erreichung internationaler Klimaschutzziele. Hierzu sind folgende Arbeitspakete zu bearbeiten:

  • Identifizierung technischer Rahmenbedingungen und länderspezifischer Restriktionen zum Pipelinetransport von Wasserstoff
  • Parameterrecherche zur Landverfügbarkeit für die Routenbestimmung in Erzeuger-, Transit- und Verbraucherländern
  • Einarbeitung in bestehende Modelle zur Bestimmung von Landflächenverfügbarkeit und Energieinfrastrukturberechnung
  • Bestimmung technisch und wirtschaftlich sinnvoller Routenführung auf Basis vorhandener weltweiter Geoinformationen
  • Ermittlung des transportspezifischen Energieaufwandes und der Transportkosten

Anforderungen

  • Sehr gute Leistungen in Ihrem Studium der Energietechnik, Verfahrenstechnik, des Maschinenbaus, der nachhaltigen Energieversorgung, des Wirtschaftsingenieurwesens oder eines vergleichbaren Studiengangs
  • Interesse an energietechnischen und -politischen Fragestellungen
  • Selbstständige und analytische Arbeitsweise
  • 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:
Philipp Heuser
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
IEK-3: Elektrochemische Verfahrenstechnik

Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich
E-Mail: p.heuser@fz-juelich.de
Tel. 02461 61-9742
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3