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Wissenschaftliche Tätigkeit / Projektarbeit

Entwicklung der Simulationsumgebung, der numerischen Modellbildung und des virtuellen Abbilds der Hochtemperaturwärmepumpe basierend auf dem Brayton- bzw. Rankine-Prozess

Beginn

1. Dezember 2019

Dauer

zunächst befristet auf 2 Jahre

Vergütung

bis Entgeltgruppe 14 TVöD

Beschäftigungsgrad

Vollzeit

"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

Die Minderung von Kohlendioxid-Emissionen ist vor dem Hintergrund der Energiewende eine der größten Herausforderungen der Zukunft. Während in der Vergangenheit erhebliche Fortschritte bei der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien erzielt wurden und innovative Technologien für die Elektromobilität entwickelt wurden, verlagert sich der Schwerpunkt nun auf die Dekarbonisierung energieintensiver industrieller Prozesse, wie die Stahl- oder Aluminiumproduktion. Dazu gehört auch die Umwandlung von Kohlekraftwerken in kohlenstoffarme Energiewandlungssysteme. Eine wirtschaftlich tragfähige Transformation industrieller Prozesse in kohlenstoffarme Technologien ist die Motivation für den Aufbau des neuen DLR Instituts für Dekarbonisierte Industrieprozesse an den beiden Standorten Cottbus und Zittau. Ein besonderer Schwerpunkt des neuen Instituts liegt auf dem Technologietransfer und der Zusammenarbeit mit regionalen Industriepartnern und Forschungseinrichtungen, da dies für den Strukturwandel in der Region Lausitz von besonderer Bedeutung ist.

Wir suchen für das DLR Institut für Dekarbonisierte Industrieprozesse am Standort Cottbus eine wissenschaftliche Mitarbeiterin oder einen wissenschaftlichen Mitarbeiter, die oder der in der Abteilung Simulation und Virtuelles Design verantwortlich für die Entwicklung der Simulationsumgebung, der numerischen Modellbildung und dem virtuellen Abbild der Hochtemperaturwärmepumpe basierend auf dem Brayton- bzw. Rankine-Prozess ist. Hochtemperatur ist hier das Synonym für ein Temperaturniveau perspektivisch von mehreren Hundert Grad Celsius. Im Brayton-Prozess wird typischerweise Gas (Inertgas) verwendet. Eine gegebene Wärmequelle mit relativ niedrigem Temperaturniveau wird genutzt, um das Gas zu erwärmen (erhitzen). Dieses Gas wird mit einem Verdichter auf ein hohes Druck- und damit auch hohes Temperaturniveau „gehoben“. Bei diesem Temperaturniveau gibt das Gas seine jetzt exergiereiche Wärmeenergie an einen weiteren Wärmeträger (z. B. für eine Hochtemperaturspeicherung) ab. Dabei wird das Gas wieder abgekühlt. Im Rankine- Prozess wird typischerweise Wasser bzw. Wasserdampf verwendet. Eine gegebene Wärmequelle mit relativ niedrigem Temperaturniveau wird genutzt, um das Wasser zu verdampfen. Dieser Wasserdampf wird mit einem Verdichter auf ein hohes Druck und damit auch hohes Temperaturniveau „gehoben“. Bei diesem Temperaturniveau gibt der jetzt überhitzte Wasserdampf seine exergiereiche Wärmeenergie an einen weiteren Wärmeträger (z.B. für eine Hochtemperaturspeicherung) ab. Dabei wird der Dampf abgekühlt und erneut kondensiert. Sowohl im Brayton- als auch im Rankine-Prozess wird in der letzten Kreisprozessphase das Wasser über eine Turbine auf den obengenannten Ausgangszustand entspannt.

Sie untersuchen wissenschaftlich, wie und unter welchen Voraussetzungen derartige Anlagen in verschiedenen Simulationstiefen und Detaillierungsgrad numerisch berechnet und dem virtuellen Design zugänglich gemacht werden können.

Wir erwarten von Ihnen in der Aufbauphase des Institutes an den beiden Standorten Cottbus und Zittau eine flexible Einsatzbereitschaft. Dazu zählt auch die Bereitschaft, zeitweilig am zweiten Standort des Institutes in Zittau zu arbeiten.

Zu Ihren Aufgaben im Detail zählen:

  • Entwicklung von Simulationspraktiken und -techniken für die Modellierung von Hochtemperaturwärmepumpen auf der Basis des Brayton/Rankine-Prozesses und auf der Basis verfügbarer Software
  • Ableitung von notwendigen Entwicklungsschritten und Umsetzung dieser Entwicklung unter Berücksichtigung der Komplexität der Versuchsanlagen und der möglichen Integration in größere Anlagen
  • Entwicklung des Konzeptes des virtuellen Designs für Hochtemperaturwärmepumpen einschließlich der Anwendung von KI-Methoden
  • Wissenschaftliche Weiterentwicklung des zentralen Datenmodells und dessen Übertragung auf die Anlagen, welche im Institut für Dekarbonisierte Industrieprozesse untersucht werden sowie gemeinsam mit internen und externen Partnern auf komplexe Industrie- und Energiewandlungsprozesse

Ihre Qualifikation:

  • abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium der Fachrichtungen Physik, Chemie, Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik oder auf vergleichbaren Gebieten (universitäres Diplom oder Master) und abgeschlossene Promotion
  • langjährige Erfahrungen bei der Konzeptionierung und Entwicklung von Simulationstechniken von der Adaption von Basismodellen bis zur Entwicklung komplexer Simulationssoftware
  • langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der theoretischen Modellierungen
  • profunde Kenntnisse und langjährige Erfahrungen bei der Anwendung von Ersatzmodellen und der Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens für die Entwicklung von wärmetechnischen Anlagen (z.B. Wärme- oder Kälteanlagen, Blockheizkraftwerke, Wärmespeicher, Dampf- und Gasturbinen) bzw. deren Kernkomponenten (z. B. Turbomaschinen)
  • nachgewiesene Kenntnisse in höheren Programmiersprachen sowie modernen softwaretechnischen Methoden bei der Entwicklung von Simulationssoftware
  • technisches Verständnis und ausgeprägtes Interesse an den Forschungsfeldern des Institutes (Hochdruckwärmepumpen, kohlenstoffarme Reduktionsmittel)
  • strukturierte und selbständige Arbeitsweise
  • konzeptionelles Handeln sowie die Fähigkeit, komplexe Sachverhalte zu priorisieren und systematisch zu bearbeiten
  • Organisationsgeschick, ausgeprägte Teamfähigkeit und Flexibilität
  • Deutsch- und Englischkenntnisse (verhandlungssicher)
  • Bereitschaft zur kontinuierlichen Weiterbildung

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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  • Sie können sich diese Stellenanzeige per E-Mail zusenden und Ihre Bewerbung am stationären Computer oder Laptop erstellen.

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Fachliche/r Ansprechpartner/in

Eberhard Nicke
Institut für Dekarbonisierte Industrieprozesse

Tel.: +49 2203 601-2057

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