Der DVGW

Das Kompetenznetzwerk im Gas- und Wasserfach

Der DVGW fördert das Gas- und Wasserfach in allen technisch-wissenschaftlichen Belangen. In seiner Arbeit konzentriert sich der Verein insbesondere auf die Themen Sicherheit, Hygiene, Umwelt- und Verbraucherschutz. Mit der Entwicklung seiner technischen Regeln ermöglicht der DVGW die technische Selbstverwaltung der Gas- und Wasserwirtschaft in Deutschland. Hierdurch gewährleistet er eine sichere Gas- und Wasserversorgung nach international höchsten Standards. Der im Jahr 1859 gegründete Verein hat rund 14.000 Mitglieder. Hierbei agiert der DVGW wirtschaftlich unabhängig und politisch neutral

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DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie
DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des KIT
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Masterarbeit im Bereich Forschung (w/m/d)

Durch DVGW und IAI gemeinsam betreute Masterarbeit

Entwicklung eines Werkzeugs zur optimalen Dimensionierung eines Energy Hub Gas

Kontext und Tätigkeitsbeschreibung

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 -nachfrage bieten zu können. Hierzu eignen sich sektorengekoppelte Energieanlagenverbünde, die erneuerbare Strom- und Gaseinspeiser, Energiespeicher und -wandler sowie flexible Verbraucher in einem dezentralen Anlagenverbund, dem Energy Hub Gas, kombinieren.

Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines Werkzeuges zur Bestimmung von optimierten Auslegungskonfigurationen für einen Energy Hub Gas für typische Anwendungssituationen. Dazu muss das bestehende generische Modell mit realen Daten zu Energiebedarf, Wetter, Kennzahlen von Teilkomponenten zur Effizienz, An- und Abfahrdynamik, Teillastfähigkeit sowie spezifischen Kosten für eine typische Anwendungssituation (Standort) parametrisiert werden. Hierbei sind verschiedene Varianten möglich, die sich in Dimensionierung der Stromerzeuger aus erneuerbaren Quellen, Auswahl und Kapazität der Sektorenkopplungselemente und Speicher sowie der Wärmeintegration unterscheiden. Zur Optimierung der gesuchten Lösung müssen zunächst alle relevanten unabhängigen Parameter (Dimensionierung der Einzelkomponenten) identifiziert und durch deren Variation verschiedene Konfigurationen des Energiesystems erzeugt und miteinander verglichen werden. Zur Optimierung soll ein selbstlernender Algorithmus verwendet werden (GLEAM). Die Konfigurationen werden mithilfe geeigneter Kennzahlen bewertet und somit optimierte Parametersätze iterativ gefunden. Dies soll automatisiert erfolgen, indem Daten aus dem Modell extrahiert und entsprechende Kennzahlen zur Bewertung bereitgestellt werden. Die Bewertungskennzahlen sollen hierbei sowohl ökologische als auch ökonomische und technische Aspekte berücksichtigen. Durch unterschiedliche Gewichtung der Bewertungskriterien können sich durch die Optimierung unterschiedliche Konfigurationen ergeben. Abschließend soll in einer Sensitivitätsanalyse der Einfluss der Bewertungskriterien sowie weiterer Randbedingungen wie Wetter und Abnahmecharakteristika auf die optimierten Konfigurationen untersucht werden. Hieraus sollen Rückschlüsse auf die Übertragbarkeit des Auslegungsansatzes auf unterschiedliche Anwendungsfälle (Standorte) abgeleitet und eingeordnet werden.

Bei der Ausführung der Arbeit sind die „Grundzüge wissenschaftlichen Arbeitens“ des EBI ceb zu beachten. Die Ergebnisse sind geeignet darzustellen und ausführlich zu dokumentieren. Die Arbeit ist im Rahmen eines Vortrags im „Brennstofftechnischen Seminar“ des Engler-Bunte-Instituts, EBI ceb vorzustellen.

Persönliche Qualifikation und Informationen zur Anstellung

Die Ausschreibung richtet sich an Master-Studierende der Informatik oder des Maschinenbaus. Kenntnisse in Python oder MATLAB sowie Datenbanksystemen sind von Vorteil. Ein grundlegendes Verständnis der technischen Anlagen und Zusammenhänge sind wünschenswert. Der/Die Studierende erhält einen Arbeitsplatz am KIT IAI. Der Eintrittstermin ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt.

Aufgabensteller: Prof. Dr. Veit Hagenmeyer, KIT IAI
Zweitgutachter: Prof. Dr. Thomas Kolb, KIT EBI ceb
Betreuer: Dipl.-Ing. Christian Hotz und Rafael Poppenborg, M. Sc.

Interessiert?

Die Bewerbung erfolgt mit kurzem Motivationsschreiben und aussagekräftigem Lebenslauf an Christian Hotz und Rafael Poppenborg.

Ansprechpartner
Christian Hotz
Gastechnologie ∙ Systeme und Netze ∙ Projektingenieur

Telefon+49 721 608-41224
Rafael Poppenburg
Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI)