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Im Projekt TESS KWK ist eine Abschlussarbeit zu vergeben, die sich mit den Wärmeverlusten eines Hochtemperaturspeichers befasst. Zu einem neu installierten Thermographiesystem soll eine automatisierte Auswertung in Python entworfen werden.

Hintergrund

Die im Brainergy Park Jülich realisierte Pilotanlage dient zur Erprobung der thermischen Energiespeicherung mit einer mehrstufigen Rückverstromung. Zum Einsatz kommt eine neuartige elektrische Heizung, die zur Beladung des Keramikspeichers entwickelt wurde. Innovativ ist dabei ebenfalls die Speicherung der Hochtemperaturwärme von bis zu 1000 °C. Während der Versuche soll das Betriebsverhalten der einzelnen Komponenten untersucht und deren Prozessführung im Gesamtsystem optimiert werden. Das Ziel des Projekts ist es, aus der Kombination der Einzelkomponenten ein innovatives und primärenergieeinsparendes Gesamtsystem zu realisieren.

Fragestellung

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll ein Prüfstand entwickelt und betrieben werden, der es erlaubt, verschiedene Erdreiche mit verschiedenen Feuchtegehältern zu untersuchen. Der Prüfstand soll genutzt werden, um die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität von verschiedenen Bodenarten zu bestimmen.

Dabei ist es wichtig, nicht nur die Messergebnisse zu dokumentieren, sondern auch neue Testroutinen zu entwickeln und die thermischen Prozesse im Erdreich umfassend zu verstehen.

Aufgabe

Für die Bewertung der Wärmeverluste wurde bereits ein Thermographiesystem installiert und in Betrieb genommen. Erste Messdaten wurden ausgewertet und in einer Abschlussarbeit verfasst. Darauf aufbauend ist das Ziel in weiteren Versuchsreihen neue Messdaten aufzunehmen und die Auswertung zu Automatisieren. Das passende Programm soll in Python verfasst werden. Die Ergebnisse sind mit den bisherigen Daten abzugleichen und auszuwerten.

Dies schließt die folgenden Schritte ein:

• Einarbeitung in die Software des Thermographiesystems
• Ausarbeitung des Auswertungskonzeptes
• Analyse der Ergebnisse

Voraussetzungen

• eigenverantwortliches, selbstständiges und zuverlässiges Arbeiten
• Studium eines technischen Studiengangs, z. B. Maschinenbau oder Elektrotechnik
• Interesse im Bereich der Erneuerbaren Energien und Speichertechnologien
• Python-Kenntnisse

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Ansprechpartner

Pascal Netten, M. Sc. |  T +49. 241. 6009 53530 | netten(at)sij.fh-aachen.de

Motivation

Die Nutzung von Erdwärme ist eine nachhaltige und effiziente Methode zur Bereitstellung von Heiz- und Kühlenergie. Jedoch hängt die tatsächliche Effizienz solcher Systeme von einer Vielzahl an Faktoren ab, wie etwa den physikalischen Eigenschaften des Erdreichs. Um diese Eigenschaften zu analysieren, ist der Einsatz eines Prüfstands notwendig, der es erlaubt, die thermischen Eigenschaften des Erdreichs im Laborversuch zu untersuchen.

Fragestellung

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll ein Prüfstand entwickelt und betrieben werden, der es erlaubt, verschiedene Erdreiche mit verschiedenen Feuchtegehältern zu untersuchen. Der Prüfstand soll genutzt werden, um die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität von verschiedenen Bodenarten zu bestimmen.

Dabei ist es wichtig, nicht nur die Messergebnisse zu dokumentieren, sondern auch neue Testroutinen zu entwickeln und die thermischen Prozesse im Erdreich umfassend zu verstehen.

Anforderungen

Die erfolgreiche Bearbeitung dieser Arbeit erfordert:

• Grundlegendes Verständnis von Wärmeleitung.
• Kenntnisse im Bereich der Messtechnik sowie der Datenerfassung und -auswertung sind von Vorteil.
• Erfahrung in der Durchführung von Messkampagnen und der Interpretation von Messdaten sind von Vorteil.
• Sorgfältige Analyse und Interpretation der Ergebnisse unter Berücksichtigung relevanter Einflussfaktoren.
• Strukturierte Dokumentation und Präsentation der Messergebnisse sowie der abgeleiteten Empfehlungen zur Verbesserung.

Angebot

• Zusammenarbeit mit dem interdisziplinären Team des SIJ.
• flexible Arbeitszeiten
• angenehmes Arbeitsklima
• Möglichkeit von Praxisprojekten

Ansprechpartner

Tobias Blanke, M. Sc. |  T +49. 241. 6009 51208 | blanke(at)sij.fh-aachen.de

Motivation

Erdwärmepumpen nutzen die konstante Temperatur des Erdreichs, um Gebäude effizient zu heizen und zu kühlen. Die Effizienz dieser Systeme hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Bodeneigenschaften, der Installationsqualität und der Betriebsbedingungen. Durch eine detaillierte Vermessung und Auswertung der Betriebsdaten kann die Leistung der Erdsonden optimiert und ihre Effizienz gesteigert werden.

Fragestellung

Das Ziel dieser Arbeit ist es, diverse Typen und Konfigurationen von Erdwärmesonden im Maßstab 1:2 in unserem Versuchsaufbau zu vermessen. Ggf. kann beim Aufbau des Leistungsprüfstands unterstützt werden. Hierbei sollen Aspekte wie Temperaturverläufe und Leistungsabgaben ausgewertet werden. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Entwicklung von Testroutinen und der Auswertung der Daten.

Anforderungen

Die erfolgreiche Bearbeitung dieser Arbeit erfordert:

• Grundlegendes Verständnis von Wärmeleitung und Konvektion.
• Kenntnisse im Bereich der Messtechnik sowie der Datenerfassung und -auswertung sind von Vorteil.
• Erfahrung in der Durchführung von Messkampagnen und der Interpretation von Messdaten sind von Vorteil.
• Sorgfältige Analyse und Interpretation der Ergebnisse unter Berücksichtigung relevanter Einflussfaktoren.
• Strukturierte Dokumentation und Präsentation der Messergebnisse sowie der abgeleiteten Empfehlungen zur Verbesserung.

Angebot

• Zusammenarbeit mit dem interdisziplinären Team des SIJ.
• Flexible Arbeitszeiten
• Angenehmes Arbeitsklima
• Möglichkeit von Praxisprojekten

Ansprechpartner

Tobias Blanke, M. Sc. |  T +49. 241. 6009 51208 | blanke(at)sij.fh-aachen.de

Motivation

Die Effizienz von Eisspeichern in der Gebäudetechnik hängt maßgeblich von der Leistung des Wärmetauschers ab, der den Wärmeaustausch zwischen dem Eis und dem Fluid ermöglicht. Durch den Einsatz verschiedener Wärmetauscherkonfigurationen können unterschiedliche Leistungsmerkmale erzielt werden. Eine detaillierte CFD-Simulation (Strömungssimulation) ermöglicht es, die Auswirkungen verschiedener Wärmetauscherdesigns auf die Leistung des Eisspeichers zu analysieren und zu optimieren.

Fragestellung

Das Ziel dieser Arbeit ist es, verschiedene Wärmetauscherkonfigurationen für Eisspeicher zunächst für ein CFD-Programm zu modellieren und anschließend per Simulation zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Dabei sollen Aspekte wie Wärmeübertragungseffizienz, Druckverluste und thermische Homogenität des Eises berücksichtigt werden.

Anforderungen

Die erfolgreiche Bearbeitung dieser Arbeit erfordert:

• Fundierte Kenntnisse in numerischer Strömungsmechanik oder CFD-Simulation.
• Vertrautheit mit verschiedenen Wärmetauscherdesigns und ihrer Funktionsweise.
• Fähigkeit zur eigenständigen Erstellung und Durchführung von Simulationsmodellen unter Berücksichtigung relevanter Randbedingungen.
• Sorgfältige Analyse und Interpretation der Simulationsergebnisse hinsichtlich der Leistung der Wärmetauscher.
• Kreativität und Flexibilität bei der Identifizierung und Bewertung von Optimierungspotenzialen.
• Strukturierte Arbeitsweise sowie die Fähigkeit, komplexe Zusammenhänge verständlich zu dokumentieren und zu präsentieren.

Angebot

• flexible Arbeitszeiten
• angenehmes Arbeitsklima
• Möglichkeit von Praxisprojekten

Ansprechpartner

Tobias Blanke, M.Sc. | Raum 01310 (Bayernallee 9, 52070 Aachen) | T +49. 241. 6009 51208| blanke(at)sij.fh-aachen.de

Motivation

Luft-Luft-Wärmepumpen sind eine weit verbreitete Technologie zur Heizung und Kühlung von Gebäuden. Die Effizienz dieser Systeme hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Betriebsbedingungen, der Installation und des Wartungszustands. Durch eine detaillierte Vermessung und Auswertung der Betriebsdaten kann die Leistung der Wärmepumpe optimiert und ihre Effizienz gesteigert werden.

Fragestellung

Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine an der FH in der Bayernallee aufgestellte Luft-Luft-Wärmepumpe umfassend zu vermessen und die Betriebsdaten auszuwerten, um deren Effizienz zu analysieren und zu optimieren. Hierbei sollen Aspekte wie Leistungskoeffizient (COP), Jahresarbeitszahl (JAZ), Temperaturverläufe und Leistungsabgaben berücksichtigt werden. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Identifizierung von Effizienzverlusten und der Entwicklung von Maßnahmen zur Effizienzsteigerung.

Anforderungen

Die erfolgreiche Bearbeitung dieser Arbeit erfordert:

• Umfassendes Verständnis der Funktionsweise von Luft-Luft-Wärmepumpen und ihrer Betriebsparameter.
• Kenntnisse im Bereich der Messtechnik sowie der Datenerfassung und -auswertung.
• Erfahrung in der Durchführung von Messkampagnen und der Interpretation von Messdaten.
• Fähigkeit zur Identifizierung von Effizienzverlusten und zur Entwicklung von Optimierungsstrategien.
• Sorgfältige Analyse und Interpretation der Ergebnisse unter Berücksichtigung relevanter Einflussfaktoren.
• Strukturierte Dokumentation und Präsentation der Messergebnisse sowie der abgeleiteten Empfehlungen zur Effizienzsteigerung

Angebot

• flexible Arbeitszeiten
• angenehmes Arbeitsklima
• Möglichkeit von Praxisprojekten

Ansprechpartner

Tobias Blanke, M.Sc. | Raum 01310 (Bayernallee 9, 52070 Aachen) | T +49. 241. 6009 51208| blanke(at)sij.fh-aachen.de

Hintergrund

Solarthermische Anlagen werden zunehmend nicht mehr nur im Bereich der Elektrizitätserzeugung eingesetzt. Sie bieten auch die Möglichkeit Hochtemperaturprozesswärme zu gewinnen. Dazu müssen jedoch auch die Prozesse im Detail bekannt sein und ggf. angepasst werden. Im vorliegenden Fall soll die Trocknung von Rohphosphat solar befeuert werden. Um unter der Bedingung eines volatilen solaren Angebots den Prozess optimieren zu können, soll dieser anhand eines detailliert Prozessmodells untersucht werden. Das im Titel angesprochene Modell bildet einen wichtigen Bestandteil dieses Prozessmodells.

Aufgabe

• Recherche zu den Grundlagen und dem Stand der Technik
• Entwicklung einer mathematisch modellhaften Beschreibung der physikalischen Vorgänge
• Implementierung dieses Modells in Modelica-Code
• Analyse und Plausibilitätsprüfung, ggf. Validierung in einer Multiphysiksimulation

Anforderungen

• Strukturierte, selbstständige und zielorientierte Arbeitsweise
• Sehr gute Kenntnisse in Thermodynamik, Stoffübertragung, Strömungsmechanik und der Mathematik insbesondere partielle DGL
• Sehr gute analytische Fähigkeiten, Kreativität
• Studium in Energietechnik, Maschinenbau, Physik, Mathematik o. Ä.
• Professioneller Umgang mit MS-Office Anwendungen u. ä.
• Erfahrung in Simulation und Modellbildung vorteilhaft

Angebot

• Unterstützung bei der erfolgreichen Durchführung der Abschlussarbeit am Solar-Institut Jülich
• Möglichkeiten, sich aktiv mit eigenen Ideen in aktuelle Forschungsthemen einzubringen.

Bewerbung

Bitte reichen Sie folgende Dokumente in einem einzelnen PDF-Dokument ein: max. einseitiges Anschreiben, max. zweiseitiger tabellarischer Lebenslauf, aktuellen Notenspiegel und das Bachelorzeugnis.

Betreuung / Kontakt

Jonas Schulte, M. Sc. | T +49. 241. 6009 53502 | j.schulte(at)sij.fh-aachen.de