Navigation und Service

Ausschreibender Bereich: IEK-3 - Techno-ökonomische Systemanalyse
Kennziffer: 2020M-036, Energietechnik, Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Nachhaltige Energieversorgung, Wirtschaftsingenieurwesen

Masterarbeit: Techno-ökonomische Analyse des Nutzungspotentials von Solarthermie-Kraftwerken in Kombination mit Photovoltaik auf weltweiter Ebene

Beginn der Arbeit: sofort / nach Vereinbarung

Hintergrund
Vor dem Hintergrund schwindender fossiler Energiereserven und internationaler Klimaschutzziele wird ein weltweit weiterhin starker Ausbau der erneuerbaren Energien (insbesondere Wind- und Solarenergieanlagen) als notwendig angesehen. Deren fluktuierendes Aufkommen erfordert weiterentwickelte Lösungen großtechnischer Energiespeicherung. Im Gegensatz zu Photovoltaik wandeln Solarthermie-Kraftwerke die einfallende Solarstrahlung nicht direkt in elektrische Energie um, sondern bündeln diese, um die Wärme in einem Wärme-Kraft-Prozess zu nutzen. Ein Vorteil solarthermischer Kraftwerke (engl. concentrated solar power, CSP) liegt in der einfachen Einbindung von Wärmespeichern, die solche Kraftwerke grundlastfähig machen können. Während die gewonnene elektrische Energie ins Stromnetz eingespeist oder zur Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen, wie etwa Wasserstoff, genutzt werden kann, bietet sich eine Nutzung der Wärme in der Industrie an.

Am IEK-3 wird in diesem Zusammenhang an internationalen Energiekonzepten gearbeitet, in denen die Einbindung erneuerbarer Energiequellen mittels unterschiedlicher Modelle in das Energiesystem der Zukunft untersucht wird. Für eine wirtschaftliche Nutzung der gewonnenen Energie in Form von elektrischem Strom oder Wärme ist eine Untersuchung der Regionen und Länder mit großem Solar-Energiepotential von Interesse.

Aufgabengebiet
Im Rahmen dieser Arbeit soll das Potential von Solarthermie-Kraftwerken in Kombination mit PV in zuvor ausgewählten Ländern unter technischen und ökonomischen Gesichtspunkten ermittelt und bewertet werden. Dazu sind die für Solarthermie technisch nutzbare Landfläche, die Zeitreihen sowie die Kostenkurven der Strom- und Wärmeerzeugung aus Solarenergie zu bestimmen. Hierfür stehen weltweite Geo- und Wetterdaten sowie erste institutseigene Modellierungswerkzeuge zur Verfügung. Ziel der Arbeit ist die Implementierung eines Modells zur Simulation von Solarthermie und eine quantitative Aussage zu produzierbaren Strom- und Wärmemengen und den damit verbundenen Erzeugungskosten in Kombination mit PV für unterschiedliche Länder der Erde.

Hierzu sind folgende Arbeitspakete zu bearbeiten:

  • Auswahl der zu untersuchenden Regionen anhand von Potentialatlanten und Nachfrageparametern (Strombedarf, Wärmebedarf in der Industrie
  • Parameterrecherche zur Landverfügbarkeit und –bedarf für die Nutzung durch Solarthermie
  • Einarbeitung in bestehende Modelle zur Bestimmung von Solarenergie und ihrer nutzbare Landflächen
  • Erstellung eines Modells zur Simulation von Solarthermie-Kraftwerken mit Hilfe von Wetterdaten
  • Ableitung von Zeitreihen der Strom- und Wärmeerzeugung
  • Ermittlung von Kostenkurven ohne und in Kombination mit PV

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 -wirtschaftlichen 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:

Dr. Heidi Heinrichs
E-Mail: h.heinrichs@fz-juelich.de
Tel. 02461 61-9166

Philipp Heuser
E-Mail: p.heuser@fz-juelich.de
Tel. 02461 61-9742

Institut für Energie- und Klimaforschung
IEK-3: Techno-ökonomische Systemanalyse
Forschungszentrum Jülich GmbH
52425 Jülich

https://www.fz-juelich.de/iek/iek-3