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Studien-/ Abschlussarbeit, Praktikum

Optimierung des Prozessmodells eines keramischen Receivers für Solartürme

Beginn

4. Oktober 2022

Dauer

3-6 Monate

Vergütung

bis Entgeltgruppe TVöD 5

Beschäftigungsgrad

Teilzeit

Das Institut für Solarforschung des DLR trägt mit seinem Engagement dazu bei, eine klimaneutrale und umweltfreundliche Energieversorgung auf der Basis von Sonnenenergie zu ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an vier Standorten in Deutschland und Südspanien arbeiten in enger Kooperation mit der Industrie an der anwendungsbezogenen Entwicklung und Optimierung von Technologien zur solaren Erzeugung von Strom, Wärme und Brennstoffen.

In der Abteilung Solare Kraftwerkstechnik entwickeln WissenschaftlerInnen solarthermische Turmkraftwerke. In solchen Kraftwerken wird das Sonnenlicht von einer Vielzahl von zweiachsig nachgeführten Spiegeln (sog. Heliostaten) auf einen Strahlungsempfänger konzentriert. Der Strahlungsempfänger, auch Receiver genannt, ist auf einem Turm angebracht. Der Receiver absorbiert die konzentrierte Solarleistung und gibt diese wiederum an ein Wärmeübertragungsmedium ab. Die im Medium gespeicherte Wärme kann dann einem konventionellen Dampfkreislauf zur Stromerzeugung zur Verfügung gestellt werden. Ein solches Solarturmkraftwerk steht zum Beispiel zu Forschungszwecken in Jülich. Hier besteht der Receiver aus einer porösen Keramikstruktur, welche mit Luft durchströmt wird und diese dabei erhitzt. Die Luft gibt anschließend seine Wärme an den Dampfkreislauf oder einen Wärmespeicher ab.

Um den Ausbau von Solarturmkraftwerken wirtschaftlich attraktiver zu machen, ist eine Steigerung des Wirkungsgrads von großer Bedeutung. Dies kann zum Beispiel durch effizientere Regelungen erreicht werden. Zur Optimierung der Regelung soll ein thermodynamisches Prozessmodell verwendet werden. Dieses Modell muss die Dynamiken des Receivers ausreichend gut wiedergeben und gleichzeitig möglichst einfach sein, um die Rechenleistung gering zu halten. Ein solches numerisches Modell wird zurzeit von den Forscher/innen am DLR entwickelt.

Deine Aufgabe ist es, die Weiterentwicklung des Modells mit voran zu treiben.

Konkret sollst Du:

  • Mit Hilfe von Parameterstudien am Modell Schwachstellen, die zu Ungenauigkeiten oder langen Rechenzeiten führen, ausfindig machen und durch geeignete Vereinfachungen ersetzen
  • Anschließend die Modellunsicherheiten quantifizieren und abschätzen, wie sich Unsicherheiten in den Eingangsgrößen fortpflanzen
  • Darauf aufbauend durch Sensitivitätsanalysen die Modellparameter identifizieren, die den größten Einfluss auf die Modellunsicherheiten haben
  • Das Modell anhand bestehender Messdaten validieren
  • Die Ergebnisse dokumentieren und in der Wissenschaftsgemeinde präsentieren

Im Verlauf Deiner Arbeit wirst Du dich in die Themengebiete Thermodynamik von keramischen Strahlungsempfängern numerischen Modellbildung, Modellunsicherheitsanalyse und Parameterschätzung/‑optimierung einarbeiten. Während der Bearbeitung befindest Du dich im regelmäßigen Austausch mit deinem Betreuer, der dich bei fachlichen Entscheidungen und Fragen unterstützt.

Ihre Qualifikation:

  • Studium: Maschinenbau, Physik, Energietechnik, Computational Engineering Science, oder verwandte Studiengänge
  • Programmierkenntnisse mit Python
  • gute Kenntnisse der Thermodynamik
  • Erfahrung in der numerischen Modellierung
  • Erfahrungen mit Parameterschätzung wünschenswert
  • Vorkenntnisse in der Solartechnik wünschenswert
  • idealerweise Eigeninitiative und Freude am selbstständigen Arbeiten

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Personen aller Geschlechter (w/m/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Kevin Iding
Institut für Solarforschung

Tel.: +49 2203 601-5368

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David Zanger
Institut für Solarforschung

Tel.: +49 2203 601-4328

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