Decarbonization of the industry with Modelica 

Der Wärmebedarf industrieller Prozesse wird klassischerweise durch gasbetriebene Kessel oder ein vorhandenes Dampfnetz bereitgestellt. Dies ist in der Regel mit hohen CO2-Emmissionen verbunden und steigende Energiepreise führen zu hohen Betriebskosten.  

Durch eine modellgestützte Optimierung der Energiesysteme lässt sich systematisch die Effizienz der Wärmeversorgung verbessern. Dazu wird ein mathematisches Modell des betrachteten Industriebetriebs abgeleitet und mit Messdaten kalibriert. Mit diesem digitalen Zwilling können dann verschiedene Optimierungskonzepte untersucht und bewertet werden.  

Daher ist das Ziel der Arbeit, eine Modellbibliothek aufzubauen, die es ermöglicht die Energieversorgung eines Industriebetriebs mit thermischer Energie (Wärme und Kälte) abzubilden. Hierzu müssen Komponentenmodelle (z.B. Wärmepumpe) entwickelt werden, die schnell genug für eine Jahressimulation rechnen, aber auch detailliert genug sind, um das reale Verhalten widerzuspiegeln. Außerdem muss eine Schnittstelle zur Einbindung von Messdaten umgesetzt werden.  

Anhand einer Fallstudie soll die Modellbibliothek zur Anwendung in einer Energiesystemoptimierung erprobt werden.  

Aufgaben

• Entwurf eines Modellierungskonzepts (welcher Detailgrad?)  
• Modellierung von Standardkomponenten zur Abbildung der thermischen Energieversorgung (Kessel, Wärmeübertrager, Wärmespeicher, …) in Modelica
• Umsetzung einer flexiblen Schnittstelle zum Einbezug realer Messdaten
• Erprobung und Bewertung der Modelle anhand einer Fallstudie

Rahmenbedingungen

• Masterarbeit mit 6 Monaten Dauer
• Starkes Interesse an Systemsimulation und Thermodynamik erforderlich
• Kenntnisse in Modelica wünschenswert

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