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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