Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Mit unseren derzeit rund 1.200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern betreiben wir anwendungsorientierte Forschung für die technische Nutzung der Solarenergie und entwickeln Materialien, Systeme und Verfahren für eine nachhaltige Energieversorgung.

Für unsere Abteilung „Energieeffiziente Gebäude“ suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine/n Mitarbeiter/in zur Erstellung einer
Bachelor-/Master-/Diplomarbeit zum Thema "Analyse des Betriebsverhaltens eines Smart Heat Grids als Nahwärmenetz der 4. Generation basierend auf modellprädiktiven adaptiven Betriebsführungsstrategien"

Was Sie erwartet
Der Gebäudesektor ist für rund 40 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland verantwortlich. Dominierend ist hier nach wie vor der Raumwärme- und Warmwasserbedarf. Mit einem stetig wachsenden Anteil an erneuerbaren Energien im Stromnetz rückt ein weiterer Gesichtspunkt in das Blickfeld. Das Gebäude der Zukunft muss an die Bedürfnisse einer regenerativ dominierten Stromerzeugung angepasst und damit das Energiesystem als Ganzes einschließlich zentraler Erzeugungseinheiten in den Fokus gestellt werden. Die Gebäude können eine zentrale Rolle spielen: einerseits als regelbare Lasten und andererseits als mögliche dezentrale Erzeuger – die Gebäude der Zukunft müssen netzkompatibel sein. Einen wichtigen Beitrag können hierfür solarthermische Systeme leisten, in dem diese die Wärmeversorgung für bestimmte Zeiträume und Bereiche übernehmen und dabei andere Versorgungssysteme entlasten bzw. mittels der eingebunden thermischen Speicher deren Flexibilität erhöhen. Im Rahmen der sich aktuell in der Umsetzung befindlichen nahwärmegebundenen Quartiersversorgung für Freiburg-Gutleutmatten wird ein solarthermisch unterstütztes Konzept umgesetzt, bei dem die einzelnen auf den Gebäuden installierten solarthermischen Anlagen dezentral mit den jeweiligen Hausanschlüssen verbunden sind. Ziel ist es, basierend auf dieser solarthermischen Wärmeversorgung, das Nahwärmenetz für längere Zeiträume in der Sommerzeit abschalten zu können. Mittels einer direkten Einbindung der Warmwasserspeicher ist des Weiteren bei abgeschalteter Netzpumpe ein effizienter und relativ einfach umzusetzender Austausch von Wärme zwischen einzelnen Hausanlagen möglich, so dass sich eine möglichst homogene Anforderung aus dem gesamten Quartier für eine netzbasierte Wärmeversorgung einstellt. Weiterhin ist eine impulsartige, zielgenaue Beladung von einzelnen Warmwasserspeichern geplant, so dass sich im Gesamten zum einen eine maximale Flexibilität in dem zentralen, KWK-basierten Erzeugerpark und zum anderen eine maximale Effizienz in der Wärmeversorgung einstellen soll.

Ihre Aufgaben sind:
  • Differenzierte Analyse der Abnahmestruktur sowie Energieeffizienz je Hausanschluss hinsichtlich der solarthermischen Erzeugung, Wärmespeicherung und der solarthermischen Deckungsanteile
  • Ableiten von nutzerspezifischen Gruppen, Charakterisierung dieser und Bewertung der Sensitivitäten hinsichtlich dem untersuchten Nahwärmekonzept
  • Vergleich mit anderen messtechnischen Analysen von nahwärmegebundenen Versorgungssystemen, Bildung von vergleichbaren, standardisierten Kennwerten
  • Charakterisierung des energieeffizienten Betriebs des Nahwärmenetzes unter teilweiser Abschaltung sowie den entwickelten innovativen Betriebsmodi hinsichtlich einer Gruppierung von tatsächlich gefahrener Betriebsmodi und Gewichtung über Zeit, Energie etc.
  • Detaillierte Analyse des entwickelten Betriebsmodus für eine solarthermische Einspeisung in das Nahwärmenetz zur Versorgung von benachbarten Gebäuden (kooperative Versorgungsgemeinschaft) bei abgeschaltetem Nahwärmenetz zur Vergleichmäßigung der Anforderung des Quartiers an das Nahwärmenetz und Vergleich mit den Ergebnissen aus der Simulation
  • Bewertung des eingesetzten modellbasierten Prognoseverfahrens hinsichtlich energetischer und energiewirtschaftlicher Effizienz und Ableitung von robusteren (und gleichzeitig weniger spezifischen) Prognoseverfahren, welche auf alternativen Methoden wie z.B. der Regelableitung basieren [optional]
  • Ableiten von grundlegenden Optimierungsempfehlungen für die angewendete impulsweise und kooperative Versorgung hinsichtlich der anlagentechnischen Ausführung sowie der Struktur der Regelungstechnik [optional]

Was Sie mitbringen

  • Eingeschriebene/r Student/in der Fachrichtung Ingenieur/Physik/Mathematik
  • Erfahrungen im Bereich Dymoly/Modelica o.ä.
  • Teamfähigkeit
  • Eigenverantwortliches Arbeiten
  • Gute MS-Office Kenntnisse
  • Interesse an Programmierung und Modellierung
  • Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Fragen zu dieser Position beantwortet gerne
Axel Oliva, Tel.: +49 (0)761 45 88-56 98

Bitte richten Sie Ihre Bewerbung unter Angabe der Kennziffer an:
axel.oliva@ise.fraunhofer.de
(Anschreiben, CV und Zeugnisse in einemn pdf-Dokument mit max. 10 MB)

Kennziffer: ISE-2019-60 Bewerbungsfrist:
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