Studien-/Abschlussarbeit: Simulation und Optimierung wasserstoffbetriebener Prozesswärmeanlagen

Ausschreibung für die Fachrichtungen wie z. B.: Automatisierungstechnik, Informatik, Maschinenbau, Mathematik, Mediendesign, Physik, Regelungstechnik, Softwaredesign, Softwareengineering, technische Informatik, Technologiemanagement, Vermessungstechnik, Energietechnik, Verfahrenstechnik oder vergleichbare.

Die Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme stellt eine zentrale Herausforderung für die Transformation der Industrie dar. Neben der Elektrifizierung bietet der Einsatz von Wasserstoff eine vielversprechende Möglichkeit, bestehende thermische Anlagen klimaneutral zu betreiben. Die Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff erfordert jedoch eine genaue Untersuchung der veränderten Verbrennungsbedingungen sowie deren Auswirkungen auf den Anlagenbetrieb.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wird die Umrüstung einer bestehenden erdgasbetriebenen Prozesswärmeanlage auf Wasserstoff untersucht. Mithilfe numerischer Strömungssimulationen (CFD) sollen die thermischen und strömungstechnischen Auswirkungen der Brennstoffumstellung analysiert und geeignete Anpassungen der Anlage entwickelt werden. Anschließend soll ein Prototyp in einem Wasserstofflabor aufgebaut und experimentell untersucht werden.

Ergänzend wird die flexible Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff betrachtet. Hierzu werden mathematische Optimierungsverfahren eingesetzt, um unterschiedliche Betriebsstrategien und deren Potenziale zur Steigerung der Energieflexibilität zu bewerten.

Die Bearbeitung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Energieeffizienz in der Produktion (EEP) der Universität Stuttgart. Gesucht werden Studien- oder Abschlussarbeiten sowie studentische Hilfskräfte.

Hier sorgen Sie für Veränderung

• Interesse an thermischen Prozessen, Wasserstofftechnologien und der Dekarbonisierung industrieller Energieversorgung
• Idealerweise erste Kenntnisse in der numerischen Strömungssimulation (z. B. ANSYS Fluent)
• Grundkenntnisse in Thermodynamik, Strömungsmechanik und Wärmeübertragung
• Für den Schwerpunkt Optimierung sind Programmierkenntnisse (z. B. Python) von Vorteil

Hiermit bringen Sie sich ein

• Gültige Immatrikulation innerhalb Deutschlands/der EU
• Aufbau und Durchführung von CFD-Simulationen zur Untersuchung der Wasserstoffverbrennung in thermischen Prozessanlagen
• Analyse von Strömungsverhältnissen, Temperaturverteilungen und Wärmeübertragungsprozessen bei der Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff
• Unterstützung bei der Entwicklung und Bewertung technischer Anpassungen der bestehenden Anlage
• Unterstützung bei der Durchführung und Auswertung experimenteller Untersuchungen
• Entwicklung und Anwendung mathematischer Optimierungsmodelle zur Untersuchung flexibler Betriebsstrategien der Wasserstoffversorgung und -nutzung
• Auswertung, Visualisierung und Dokumentation der Simulations- und Versuchsergebnisse

Die Aufgaben können je nach Interesse in zwei Schwerpunkte unterteilt werden: CFD-Simulation oder Optimierung.

Was wir für Sie bereithalten

• Mitarbeit an einem anwendungsnahen Forschungsprojekt zur Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme
• Einblicke in die numerische Simulation, mathematische Optimierung und experimentelle Untersuchung wasserstoffbetriebener Anlagen
• Möglichkeit zur Mitarbeit an Aufbau und Inbetriebnahme eines realen Anlagenprototyps
• Individuelle Schwerpunktsetzung entsprechend den fachlichen Interessen und Vorkenntnissen
• Möglichkeit zur Durchführung einer Studien- oder Abschlussarbeit im Rahmen des Projekts
• Flexible Arbeitszeit

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Unsere Aufgaben sind vielfältig und anpassbar – für Bewerber*innen mit Behinderung finden wir gemeinsam Lösungen, die ihre Fähigkeiten optimal fördern.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

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Frau Jennifer Leppich

Recruiting

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

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