Stellenausschreibung Nr. IAI 08-19

IAI 08-19 Masterarbeit zum Thema: Modellierung und Evaluation eines sektorenverknüpfenden Erneuerbaren Energie Hubs

Tätigkeitsbeschreibung

Die DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist eine gemeinnützige Forschungseinrichtung des Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) am KIT. Die DVGW-Forschungsstelle betreibt praxisnahe Forschung in enger Zusammenarbeit mit den Teilinstituten des Engler-Bunte-Instituts. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beraten die Firmen des Gas- und Wasserfachs, entwickeln die Grundlagen praxisgerechter Verfahren und sind in vielfacher Weise in Normungsarbeit einbezogen. Diese hat sich im Hinblick auf den gemeinsamen Markt in den vergangenen Jahren immer mehr auf die europäische und weltweite Ebene verlagert. Die Gruppe Systeme und Netze bearbeitet gasnetzspezifische und systemanalytische Thematiken in einem interdisziplinären aber dennoch technisch orientierten Team. Arbeitsschwerpunkte sind Smart Gas Grid und Gasnetz-simulationen, Simulation der Energieversorgung von Gebäuden und Industrie, Odorierung und Systemanalysen.         

Die Forschungsgruppe IT-Methoden und -Komponenten für smarte Energiesysteme (IT4ES) am Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI) des KIT erforscht anwendungsorientierte Informations­systemlösungen für die zunehmende Digitalisierung von Energiesysteminfrastrukturen unter dem Stichwort „Smart Grids“. In Kooperation mit der DVGW-Forschungsstelle am EBI werden Lösungsansätze erarbeitet, welche Formen von sektorenübergreifenden dezentralen Anlagenverbünden (Distributed Energy Resources, DER) kombiniert mit einer voll digitalisierten Betriebsführung sinnvolle Beiträge zur notwendigen Dezentralisierung und Flexibilisierung der deutschen Energienetze bereitstellen können.

In der zweiten Phase der Energiewende wird eine Verzahnung zwischen den vormals weitestgehend getrennten Verteilinfrastrukturen für Strom, Wärme, Mobilität und chemische Energieträger zunehmend wichtiger, um insbesondere nach dem Wegfall großer Kraftwerke im elektrischen Netz bei gleichzeitiger Zunahme volatiler Erzeugungsleistung und fluktuierender Last dem elektrischen Netz Unterstützung beim lokalen Ausgleich zwischen Energiebereitstellung und Energienachfrage bieten zu können. Hierzu eignen sich sektorengekoppelte Energieanlagenverbünde, die erneuerbare Erzeuger, Energiespeicher- und Kon­versionslösungen sowie flexible Verbraucher in einem dezentralen Anlagenverbund kombinieren. Im Rahmen der Masterarbeit soll ein solcher, mehrere Technologien umfassender Anlagenverbund modelliert werden. Lösungsansätze für eine digitalisierte Betriebsführung des Anlagenverbundes, welche dem elektrischen Netz netzdienliche Flexibilität für die Betriebsführung bereitstellt, sollen konzipiert werden. Die sich aus der Simulation ergebenden Betriebsweisen sollen durch Einbeziehung ökonomischer Größen zur Evaluierung möglicher Geschäftsmodelle und Betreibermodelle des Moduls genutzt werden. Die Analyse erfolgt für verschiedene Netz-nutzungsfälle und Regelgrößen. Eine ökologische Bewertung soll die technische und wirtschaftliche Betrachtung flankieren. Zur Umsetzung des Simulationsmodells ist die Nutzung eines Co-Simulationsframeworks angedacht, sodass teilweise auf bereits vorhandene Komponentenmodelle (z. B. Elektrolyseur, Methanisierungsreakor) und Schnittstellen zur Betriebsführung zurückgegriffen werden kann. Weitere Modelle sowie Module zur Steuerung/Betriebsführung sollen selbst konzipiert und ent­wickelt werden. Der modellierte Anlagenverbund soll es dem Energiesystem ermöglichen, auf der einen Seite die lastnahe Deckung durch erneuerbare Energie zu erhöhen und gleichzeitig System­dienstleistungen für die vorgelagerten Netzebenen zu erbringen. Der Ansatz hebt sich von möglichen Benchmarks durch die konsequente Verwendung von Gastechnologien und einem geringstmöglichen Eingriff in bestehende Infrastrukturen und Endver-brauchertechnologien ab. Begleitet werden die praktischen Arbeiten durch eine breite Literaturrecherche bzgl. qualitativer Fragestellungen um eH2 und den Power-to-Gas-Prozess und dem Abgleich mit relevanten Benchmarks (Redox-Flow, Power-to-Heat-to-Power, etc.).

Der Student erhält einen Arbeitsplatz am KIT IAI und wird von IAI und DVGW-EBI betreut.   

Persönliche Qualifikation

Die Ausschreibung richtet sich an Master-Studierende der Informatik oder des Maschinenbaus. Grundkenntnisse zur Konzeption mathematischer Modellbeschreibungen von technischen Anlagen bzw. Komponenten sowie Steuerlogik, und deren Umsetzung unter Nutzung von Python, MATLAB oder Modelica sollten vorhanden sein. Ein grundlegendes Verständnis der oben erwähnten technischen Anlagen und energietechnischer Zusammenhänge sind wünschenswert.

Organisationseinheit

Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI)

Eintrittstermin

ab sofort

Vertragslaufzeit

6 - Monate nach Studienordnung

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Rafael Poppenborg, IAI
Telefon 0721/608-24663  E-Mail: rafael.poppenborg@kit.edu

 

Bewerbung

Bitte bewerben Sie sich online mit dem unten stehenden Button auf diese Stellenausschreibung Nr. IAI 08-19.
Im Personalservice (PSE) - Personalbetreuung ist zuständig:

Frau Schaber
Telefon: +49 721 608-25184,

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Bei entsprechender Eignung werden schwerbehinderte Menschen bevorzugt berücksichtigt.