Hintergrund und Zielsetzung
Zur Erreichung der Pariser Klimaziele bedarf es einer umfassenden Transformation der derzeitigen Energieversorgung. Ein Bestandteil dieser Transformation kann die Etablierung von "grünem" Wasserstoff als nachhaltiger Energieträger sein. Um "grünen" Wasserstoff herzustellen, wird mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien Wasser innerhalb von Elektrolyseuren in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Bei diesem Prozess fällt zusätzlich Abwärme an. Da die Erzeugung von "grünem" Wasserstoff mittels Elektrolyseuren aktuell und mittelfristig sehr kostspielig und energieintensiv sein wird, können sowohl durch die Nutzung des anfallenden Sauerstoffs als auch der anfallenden Abwärme systemübergreifende Effizienzverbesserungen und somit Kostenreduktionen erzielt werden.
In dieser Masterarbeit soll insbesondere das Potenzial aus der gemeinsamen Nutzung des Sauerstoffs und der Abwärme aus Elektrolyseuren untersucht werden. In einer vorhergehenden Arbeit wurde bereits isoliert das Potenzial der Sauerstoffnutzung aus Elektrolyseuren untersucht. Ziel dieser Arbeit ist es nun, zusätzlich die Abwärmenutzung zu betrachten und somit mögliche Synergieeffekte im Hinblick auf die Gestaltung der Wasserstoffinfrastruktur als auch der gesamten Energieversorgung zu indentifizieren. Dazu soll das bereits bestehende Python-basierte Energiesystemmodell durch diverse Elektrolyse-Abwärmenutzungstechnologien erweitert werden.
Arbeitsumfang
- Literaturrecherche: Identifizierung von Konzepten zur Abwärmenutzung aus Elektrolyseuren. Dies betrifft sowohl die Wärmebereitstellung als auch potenzielle Wärmenachfrager.
- Methodik: Einarbeitung in das Open-Source Energiesystemoptimierungsmodell PyPSA-Eur. Erweiterung des bestehenden Modells um diverse Technologien/Konzepte zur Nutzung von Elektrolyseur-Abwärme.
- Analyse: Entwicklung von verschiedenen Szenarien zur Analyse der Auswirkungen der Sauerstoff- und Abwärmenutzung auf das betrachtete Energiesystem hinsichtlich der Veränderungen der Wasserstoffinfrastruktur und der allgemeinen Energieversorgung.
- Ergebnisse und Diskussion: Diskussion der Ergebnisse und Ableitung von Handlungsempfehlungen für die Sauerstoff- und Abwärmenutzung aus Elektrolyseuren.
Anforderungen
- (Gute) Programmierkenntnisse in Python, idealerweise bzw. optional mit Erfahrung in der Nutzung von PyPSA-Eur
Organisation
Die Arbeit kann sowohl in deutscher als auch in englischer Sprache verfasst werden. Zu Beginn ist ein Exposé zu erstellen, in dem der thematische Hintergrund anhand einer (kurzen) Literaturübersicht erläutert und die Zielsetzung sowie eine mögliche Methodik näher erläutert werden. Es wird eine strukturierte und lösungsorientierte Arbeitsweise erwartet.
Der Start der Arbeit ist ab sofort möglich.
Wenn Sie interessiert sind, senden Sie bitte Ihre Bewerbung mit Lebenslauf und Zeugnis an:
Luka Bornemann
Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft
Eißendorfer Straße 40, Raum U182
D-21073 Hamburg
Tel.: 040/42878-2097
E-Mail: luka.bornemann@tuhh.de
