Masterarbeit (w/m/d): Techno-ökonomischer Vergleich von Parabolrinnenkollektoren

Stellenbeschreibung:

Das Institut für Solarforschung arbeitet mit mehr als 140 Mitarbeitenden an nachhaltiger und CO2-freier Energieversorgung aus Sonnenenergie. Unser Forschungsschwerpunkt sind konzentrierende Solartechnologien, um Sonnenlicht großtechnisch in Wärme, Strom und Brennstoffe umzuwandeln. Zu den weiteren Themen gehören die Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden und Sanierungsstrategien, die Energiemeteorologie, die Qualitätssicherung von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen und die Dekarbonisierung der Chemieindustrie.

Das erwartet dich

Die Abteilung Nachhaltige Systemverfahrenstechnik widmet sich dem Übergang von fossilen Rohstoffen zu erneuerbaren Energie- und Stoffströmen insbesondere in der Chemieindustrie, wobei wir mit unserer Expertise in der Systemmodellierung verfahrenstechnische Prozesse, solarthermische Anlagen sowie Energieversorgungslösungen für die Industrie untersuchen. Konzentrierende solarthermische Systeme stellen dabei eine erprobte Option zur Bereitstellung erneuerbarer Wärme für industrielle Prozesse dar. Gleichzeitig gewinnen Power-to-Heat-Systeme in Kombination mit Photovoltaik-Feldern zunehmend an Bedeutung für die Dekarbonisierung industrieller Wärmebedarfe. Ziel dieser Masterarbeit ist ein systematischer techno-ökonomischer Vergleich von Parabolrinnenkollektoren mit PV-basierten Systemen (PV + Elektroerhitzer bzw. PV + Wärmepumpe), jeweils in Kombination mit thermischen Energiepeichern. Betrachtet werden industrielle Prozesswärmeanwendungen für definierte Temperaturniveaus und Standorte. Ein besonderer Fokus liegt auf der Analyse des Flächenbedarfs (Dach- vs. Freiflächen), der saisonalen Ertragsunterschiede sowie der Einbindung geeigneter Speichertechnologien. Die Energiesysteme werden definiert, parametrisiert und mithilfe von Simulationstools des DLR modelliert und simuliert.

Deine Aufgaben

Einarbeitung in die konzentrierende Solarthermie sowie in relevante Systemkonzepte für die solare Prozesswärme
Festlegung der betrachteten Systemkonfigurationen (Parabolrinnen und Power-to-Heat-Systeme mit thermischem Speicher)
Definition geeigneter Referenzfälle für alle betrachteten Technologien unter einheitlichen Rahmenbedingungen (Lastprofile, Temperaturniveau, Standorte, verfügbare Flächen, techno-ökonomische Annahmen)
Literatur- und Marktrecherche zu Kostenentwicklungen, insbesondere zum Kostenreduktionspotenzial von Parabolrinnenkollektoren sowie zu verfügbaren Speichertechnologien
Durchführung von Simulationsrechnungen für unterschiedliche Standorte, Flächenrestriktionen und Systemauslegungen
Auswertung und kritische Überprüfung der Ergebnisse
techno-ökonomische Bewertung der Varianten anhand definierter Bewertungskriterien (z. B. Wärmegestehungskosten, Flächennutzung, solare Deckungsgrade, saisonales Verhalten)

Das bringst du mit

Du studierst im Master einen technischen Studiengang wie Maschinenbau, Energietechnik, Verfahrenstechnik o.Ä., und bist auf der Suche nach einer Masterarbeit mit einem anwendungsnahen Thema
Du überzeugst uns durch überdurchschnittliche Studienleistungen und Kenntnisse in Thermodynamik und Energietechnik
Du bist es gewohnt, selbstständig und eigenverantwortlich zu arbeiten und hast eine strukturierte Arbeitsweise
Interesse und Vorkenntnisse in Simulation und Programmierung sind erforderlich
Gute Englischkenntnisse sind essentiell, um wissenschaftliche Literatur zu lesen
Wir erwarten deutsche Sprachkenntnisse oder zumindest das Interesse, Deutsch zu lernen, um an der täglichen Kommunikation teilnehmen zu können

Wir freuen uns darauf, dich kennenzulernen!