Ausschreibung studentischer Arbeiten
Studentische Arbeit | Solare Trinkwasseraufbereitung
Aufbereitung von Trinkwasser mittels 100% solarer Energieversorgung hat viele spannende Anwendungsfelder insbesondere in trockenen, sonnenreichen Regionen der Welt. Die dynamische Energieverteilung endlicher Energie in einem komplexen System bildet gleichzeitig einen spannenden Sonderfall des Betriebs von flexiblen Energiesystemen unter starkschwankenden Energiepreisen die eine hohes oder niedriges Angebot wiederspiegeln.
In einem Python basierten Modell wird eine dynamische Verteilung des solaren Energieangebots auf verschiedene Verbraucher eines robusten Multi-Stage-Flash Wasseraufbereitungsverfahren berechnet. Gleichzeitig wird ein Versuchsaufbau im Labormaßstab geplant.
Konkrete Aufgaben lauten:
➤ Entwicklung einer dynamischen Simulationsumgebung in Python basierenden Frameworks (z.B. TesPy).
➤ Optimierung der Energieverteilung im System.
➤ Planung eines Testaufbaus im Labormaßstab.
Verantwortliche Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
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Studentische Arbeit | Mikro-Merit-Order Regelung für Energiesysteme
Sektorkopplung durch Elektrifizierung von Wärme-, Mobilitäts- und Industrieversorgung durch Wärmepumpen, Elektromobilität und Wasserstoffelektrolyse erhöht den Strombedarf. Der erhöhte Strombedarf führt zu einem steigenden Bedarf an Stromnetzen. Intelligente Netznutzung unter Berücksichtigung von Angebot, Nachfrage und Netzauslastung kann den Netzausbaubedarf reduzieren. An der HTWK wird eine intelligente Netznutzung basierend auf lokalen Merit-Order Verfahren entwickelt. Die smarte Mikro-Merit-Order Regelung wird kontinuierlich weiterentwickelt.
Konkrete Aufgaben lauten:
➤ Weiterentwicklung der Merit-Order Simulation in Python.
➤ Bewertung der Zustände und Potentiale in der Simulation.
➤ Entwicklung intelligenter Maßnahmen zur Verbesserung der Gebotsstrategien der Marktteilnehmer.
➤ Vergleich von Zukunftsszenarien.
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
Studentische Arbeit | Erstellung eines Strompreisprognose Werkzeugs
Die Energiepreise waren in den letzten Jahren extremen Schwankungen unterworfen. Zum besseren Verständnis solcher Effekte und Prognosen zur weiteren Entwicklung unter Berücksichtigung von Zubau und Rückbau von Erzeugungskapazitäten sowie einer Änderung der Stromnachfrage wird ein Simulationswerkzeug erstellt, dass die Merit-Order basierend auf der Kraftwerksliste unter Berücksichtigung von Brennstoff und CO2 Kosten berechnet.
An der HTWK wurde bereits ein ähnliches Werkzeug (GEMCast) erstellt. Basierend auf diesen Arbeiten soll das Werkzeug entweder aktualisiert oder neu erstellt werden. Die Programmierung erfolgt in Python.
Mit der Bearbeitung dieser Arbeit erhalten Studierende einen tiefen Einblick in den Preismechanismus der Merit-Order an der Strombörse und der Kostenberechnung von Elektrizität. Vorkenntnisse im Bereich Energiemarkt und vor allem Python Programmierung sind hilfreich.
Konkrete Aufgaben lauten:
➤ Erstellen von Kostenmodellen für verschiedene Kraftwerke.
➤ Erstellen eines Modells zur Abbildung der Merit-Order.
➤ Erstellen einer Bedienoberfläche zur Auswertung der Daten wie Strompreis und Energiemix sowie der Szenario Erstellung.
➤ Vergleich von Zukunftsszenarien.
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
Studentische Arbeit | Live Kostenrechner für verschieden farbigen Wasserstoff
Wasserstoff ist derzeit in aller Munde. Die verschiedenen Farben des Wasserstoffs spiegeln dabei die Erzeugungsart wieder; grüner Wasserstoff wird mittels Elektrolyse betrieben mit erneuerbaren Energien hergestellt, grauer Wasserstoff aus Erdgas mittels Dampfreformierung, blauer Wasserstoff zusätzlich mit CO2 Abscheidung etc.
Die aktuellen Preisentwicklungen am Energiemarkt insbesondere von Gas, Kohle, CO2 und Strom wurden von niemandem vorhergesehen. Aus aktueller Sicht kann niemand vorhersagen, wie sich die Preise weiter entwickeln werden. Diese Preise sind aber auch entscheidend für die Kosten der verschiedenen Arten (Farben) der Wasserstoffherstellung. Um die unvorhersehbar schwankenden Preise berücksichtigen zu können wird im Rahmen dieser Arbeit ein online Wasserstoffpreisrechner mit selbst einstellbaren Kosten erstellt. Damit kann der Einfluss sich ändernder Preiskomponenten (Energien, technische Anlagen) auf die Kosten der verschiedenen Wasserstofffarben selbst bestimmt und tagesaktuell angepasst werden.
Im Rahmen der Arbeit sind folgende Schwerpunkte zu bearbeiten:
- Einarbeitung in die Farbenlehre des Wasserstoffes.
- Einarbeitung in die Kostenrechnung der verschiedenen Erzeugungsarten von Wasserstoff.
- Erstellen eines Kostenrechnungsinstruments unter Berücksichtigung bestehen Verfahren und Normen (z.B. VDI 6025).
- Einbindung auf der Webseite der HTWK.
- Diskussion der Sensitivität nach Kostenfaktor.
Betreuer: Robin Pischko
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
Studentische Arbeit | Automatisierte Datenauswertung für Energyplan mittels Python (Sankey Diagramme, Statistiken)
Mit der Software Energyplan der Universität Aalborg können heutige und zukünftige Energiesysteme simuliert werden. Energyplan wird im Modul „Simulation vernetzter Energiesysteme“ seit einigen Jahren genutzt, um die Klimaziele der Bundesregierung für 2030 und 2045 nachzuvollziehen.
Im Rahmen dieser Arbeit soll die Datenauswertung aus Energyplan verbessert und gleichzeitig vereinfacht werden. Außerdem soll ein Vergleich mehrerer Modelle mit einer statistischen Auswertung ermöglicht werden. Zur Auswertung soll ein Python Programm erstellt werden, mit dem Energyplan Modelle ausgewertet und die Ergebnisse in frei wählbarer Form ausgewertet werden können.
Mit der Bearbeitung dieser Arbeit erhalten Studierende einen tiefen Einblick in die Energiesystemsimulation und die statistische Auswertung von Daten. Vorkenntnisse im Bereich Energyplan und Python Programmierung sind hilfreich.
Konkrete Aufgaben lauten:
➤ Erstellen eines Python Codes zur automatischen Auswertung von Modellen mit Energyplan.
➤ Darstellung der Ergebnisse in verschiedenen Diagrammen mit freiwählbaren Parametern.
➤ Erzeugung von Energieflussbilder (Sankey Diagramm) aus Energyplan Daten.
➤ Statistische Auswertung und Anlayse von mehreren Modellen in Energyplan.
Betreuer: Martin Hafemann
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
