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Ausschreibender Bereich: IEK-3 - Techno-ökonomische Systemanalyse
Kennziffer: 2021M-056,

Masterarbeit: Integrierte Systemoptimierung energieintensiver Industrieprozesse zur Erreichung von CO2-Neutralität

Hintergrund
Das Institut für techno-ökonomische Systemanalyse (IEK-3) des Forschungszentrums Jülich unterstützt mit seinen Modellen und Analysen Entscheidungsträger aus Wissenschaft, Politik und Wirtschaft dabei, die Treibhausgasemissionen des Energiesystems zu reduzieren.

Inhalt
Einerseits werden Energiesicherheit und Effizienz in zukünftigen Energiesystemen mit hohem Anteil an erneuerbare Energie eine größere Rolle spielen. Andererseits wird mehr als 20% des Endenergieverbrauchs in Deutschland bei der Erzeugung von Prozesswärme für industrielle Anwendungen (z.B. Metall, Glas oder Zement) benötigt, wobei Prozesswärme überwiegend durch Verbrennung fossiler Energieträger erzeugt wird. Eine Möglichkeit die Effizienz der Prozesswärmebereitstellung zu verbessern, bietet das sogenannte Oxy-Fuel-Verfahren, bei dem der Brennstoff (z.B. Erdgas oder in Zukunft auch Wasserstoff) mit aufkonzentriertem Sauerstoff anstatt mit Luft verbrannt wird. Durch den reduzierten Stickstoffanteil des Oxidationsmittels ergeben sich andere Zusammensetzungen im Abgas, die die Abtrennung von CO2 durch Carbon Capture Verfahren erleichtern. Während energiebedingte CO2-Emissionen durch die Verwendung erneuerbarer Energieträger grundsätzlich vermieden werden können, ist zu beachten, dass sich in einigen Industrieprozessen (z.B. Zement, Glas) die Vermeidung von prozessbedingten CO2-Emissionen problematisch gestaltet. Daher soll im Rahmen einer Masterarbeit am Beispiel der Glasindustrie evaluiert werden, welche Auswahl an Komponenten und Prozessen zur Erreichung ausgewählter CO2-Reduktionsziele kostenoptimale Lösungen bieten.

Aufgabenbeschreibung

  • Literaturrecherche zu Carbon Capture Technologien (z.B. Post-Combustion Capture, Oxy-Combustion Capture) und deren Einsatzpotentiale für Industrieprozesse, wo prozessbedingte CO2-Emissionen nur schwer vermieden werden können
  • Literaturrecherche zu Reinigungsprozessen industrieller Abgase (Fokus Glasindustrie: Entstaubung, Entsäuerung, DeNOx)
  • Erstellung einer Technologiedatenbank, die den aktuellen Stand und den erwarteten zukünftigen Fortschritt von Carbon Capture Technologien und Reinigungsprozessen aufzeigt
  • Modellierung geeigneter Carbon Capture Technologien und Reinigungsprozesse sowie deren Integration in ein bestehendes Modell
  • Definition von Szenarien für das erweiterte Modell und kostenminimale Optimierung des Gesamtsystems
  • Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse

Anforderungen

  • Studium des (Wirtschafts-)Ingenieurswesens oder eines vergleichbaren Studiengangs
  • Interesse an energietechnischen und verfahrenstechnischen Fragestellungen
  • Motivierte, selbstständige und analytische Arbeitsweise
  • Idealerweise Erfahrung in Modellierung und Programmierung, z.B. Python

Unser Angebot

  • Eine vielseitige, hochmotivierte Arbeitsgruppe internationaler Prägung innerhalb einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
  • Eine hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur
  • Die Möglichkeit der aktiven Mitgestaltung des Energiesystems der Zukunft
  • Intensive Betreuung der Arbeit im HomeOffice und in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen auch vor Ort

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung und stehen Ihnen für alle weiteren Fragen gerne zur Verfügung.

Ansprechpartner:
Michael Zier, M. Sc.
Forschungszentrum Jülich
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
IEK-3: Technoökonomische Systemanalyse
E-Mail: m.zier@fz-juelich.de
Telefon: +49 171 5613576

URL: https://fz-juelich.de/iek/iek-3/