Hintergrund und Zielsetzung
Der Schienenpersonennahverkehr stützt sich bei nicht-elektrifizierten Strecken bisher hauptsächlich auf Dieselantriebe. Diese Technologie ist jedoch aufgrund von Umwelt- und Nachhaltigkeitsaspekten zunehmend überholt und widerspricht den Pariser Klimazielen. Als vielversprechende Alternative rücken wasserstoffbetriebene oder batterieelektrische Züge in den Fokus, wobei es bisher an detaillierten Untersuchungen zur Bewertung der Vor- und Nachteile alternativer Antriebsmöglichkeiten mangelt.
In dieser Masterarbeit soll das Potenzial von insb. wasserstoffbetriebenen Zügen untersucht werden, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf unterschiedliche Wasserstoffspeicher gelegt werden soll. Insbesondere Metallhydridspeicher sollen dabei im Fokus stehen, die sich, vor allem im direkten Vergleich zu Druckspeichern, durch eine hohe volumetrische Energiedichte auszeichnen.
Ziel der Arbeit ist eine modellbasierte Analyse bzw. Simulation eines Zugbetriebs mit alternativen Antriebsoptionen auf Basis eines konkret zu entwickelnden Fahrzyklus einer ausgewählten, (bisher) dieselbetriebenen Nahverkehrsstrecke. Die Modellierung soll dabei in Python erfolgen.
Arbeitsumfang
- Einführung und Hintergrund: Recherchieren und Darstellen aktueller statistischer Daten zu nicht-elektrifizierten Bahnstrecken in Deutschland und Europa.
- Technologieübersicht: Untersuchung der Funktionsweise und Vorteile metallhydridbasierter Wasserstoffspeicher im Vergleich zu anderen Speichertechnologien.
- Methodik: Entwicklung eines Python-basierten Modells zur Durchführung dynamischer Systemsimulationen von Wasserstoffzügen in verschiedenen Fahrzyklen; vorzugsweise mit dem Optimierungstool Pyomo.
- Analyse: Bewertung der Performance und Effizienz wasserstoffbetriebener Züge im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssystemen.
- Ergebnisse und Diskussion: Diskussion der Ergebnisse und Ableitung von Handlungsempfehlungen für die Integration von Wasserstoffzügen in den Nahverkehr.
Anforderungen
- (Gute) Programmierkenntnisse in Python, idealerweise bzw. optional mit Erfahrung in der Nutzung von Pyomo
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:
Chris Drawer
Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft
Eißendorfer Straße 40, Raum 2036
D-21073 Hamburg
Tel.: 040/42878-6022
E-Mail: chris.drawer@tuhh.de
