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Studien-/ Abschlussarbeit

Optimierung der solaren Brennstoffproduktion von Multi-Kammer-Reaktoren

Beginn

16. September 2019

Dauer

6 Monate

Vergütung

bis Entgeltgruppe 5 TVöD

Beschäftigungsgrad

Teilzeit

"Spitzenforschung braucht auf allen Ebenen exzellente Köpfe - besonders noch mehr weibliche! Starten Sie bei uns, wir freuen uns auf Ihre Bewerbung" Ihre Prof. Dr. Pascale Ehrenfreund - Vorsitzende des Vorstands

Am Institut für Solarforschung wird die Herstellung von solaren Brennstoffen erforscht, kürzlich wurde beispielsweise das erste Mal Kerosin mit einer Solarturmanlage hergestellt. In dieser Anlage läuft ein zweistufiger Batchprozess ab, bei dem zunächst ein Metalloxid bei hohen Temperaturen (>1400°C) reduziert wird und Sauerstoff freigesetzt wird. Um den Sauerstoff zu entfernen, wird Stickstoff als Spülgas benutzt, das das waben- oder schaumförmige Metalloxid von der Bestrahlungsseite her kommend durchströmt, wie in Abbildung 1 gezeigt ist.

Im zweiten Schritt wird das Metalloxid wieder mit Wasserdampf oxidiert, wobei Wasserstoff frei wird. Dies geschieht bei niedrigeren Temperaturen um 900°C. Die in den Prozessschritten benötigte Energie wird durch Solarstrahlung bereitgestellt, die von einem Heliostatfeld konzentriert wird (Abbildung 2). Das Verfahren kann auch mit CO2 statt H2O oder mit einer CO2/H2O-Mischung durchgeführt werden. So kann direkt Synthesegas hergestellt werden, das über eine Fischer-Tropsch-Synthese zu verschiedenen Kraftstoffen, z.B. Kerosin, weiterverarbeitet werden kann. Das Verfahren wurde bisher im MW-Maßstab demonstriert. Für eine Skalierung in den 10MW-100MW-Bereich sollen mehrere Reaktorkammern verwendet werden, wie in Abbildung 2 angedeutet ist. Das Heliostatfeld muss die konzentrierte Solarleistung dann in die entsprechenden Reaktorkammern lenken.

Im Rahmen Ihrer Abschlussarbeit soll der Betrieb einer solchen hochskalierten Anlage optimiert werden. Es gilt zu entscheiden, wie die Reaktoren betrieben werden sollen und wie das Heliostatfeld die eingestrahlte Solarleistung auf die Reaktorkammern verteilen soll, um ein Maximum an Brennstoff herstellen zu können und um einen sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten.

Ziele der Arbeit:

  • Auswahl eines geeigneten Optimierungsverfahrens
  • Anpassung eines eigenen oder eines bereits existierenden Reaktormodells für den Einsatz im gewählten Optimierungsverfahren
  • Optimierung des Betriebs

Ihre Qualifikation:

  • Studium Automatisierungstechnik, Maschinenbau, Energietechnik, CES, Physik, Mathematik, o.ä.
  • Programmierkenntnisse (z.B. MATLAB, Python, C++)
  • hilfreich sind Kenntnisse im Bereich Optimierung, Regelungstechnik und Verfahrenstechnik
  • selbstständige Arbeitsweise
  • gute Englischkenntnisse
  • falls Sie Studentin/Student der RWTH im FB4 sind, kann die Arbeit als interne Arbeit durchgeführt werden

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 (m/w/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Johannes Grobbel
Institut für Solarforschung

Tel.: +49 2203 6014-416

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