ITAS 08-19 Diplom-, Master- oder Bachelorarbeit zum Thema: Ökobilanz der Trinkwasserstation LUQEL zur quantitativen Bestimmung der Umweltauswirkungen

Final Thesis (Bachelor and Master Thesis)

Die umweltgerechte Produktgestaltung hat in allen Bereichen der industriellen Produktion hohe Bedeutung erhalten, um die Umweltauswirkungen und insbesondere die Treibhausgasemissionen zu analysieren und minimieren zu können.

Im Rahmen der Arbeit soll in Zusammenarbeit mit der Fa. ICon GmbH & Co. KG eine Ökobilanz der Trinkwasserstation LUQEL durchgeführt werden, um die umweltrelevanten stofflichen und energetischen Beiträge insbesondere der Produktions- und Nutzungsphase aufzudecken. Hierzu sind unter anderem Messungen zur Ermittlung des Strombedarfs der Trinkwasserstation in der Nutzung als auch der stoffliche und energetische Aufwand der Fertigung am Standort in Pforzheim zu bestimmen. Dies beinhaltet auch Kontakt mit den Zulieferern aufzunehmen, um relevante Informationen (z.B. Werkstoffzusammensetzungen, Produktionsverfahren etc.) der Vorprodukte zu erhalten. Auf Basis dieser erhobenen Daten ist ein Stoffstrommodell über den gesamten Lebensweg der Trinkwasserstation in einer Modellierungssoftware (Umberto oder openLCA) und eine Analyse der relevanten umweltbezogenen Beiträge vorzunehmen. Anhand dieser Analyse sollen Verbesserungsvorschläge zur Reduktion der Umweltbeiträge über den gesamten Lebensweg der Trinkwasserstation erarbeitet und diskutiert werden. Hierbei sind auch Kostenaspekte zu berücksichtigen.

Zur Erhebung der erforderlichen Daten ist ein Aufenthalt bei der Fa. ICon GmbH & Co. KG (icon-h2o.com) in Pforzheim erforderlich. Das Unternehmen stellt zur Erstellung der Abschlussarbeit einen Arbeitsplatz zur Verfügung. Zudem wird ein monatliches Entgelt von ca. 750 Euro bezahlt.

Studium der Ingenieur-, Umweltwissenschaften oder der Chemie (Uni, TH, Hochschule).
Interesse an Umweltthemen, Stoffstromanalyse und/oder umweltbezogener Produktbewertung ist erwünscht.

ITAS 07-19 Master Thesis: "Techno-economic Feasibility study of reactive Metal-based Energy Carriers for thermal energy storage"

Final Thesis (Bachelor and Master Thesis)

There is a wide consensus that energy storage technologies are an important element to help provide continued stability to future decarbonised European energy networks. Reactive metals such as Na, Mg and Al can be easily produced (or regenerated) by electrolysis using renewable sources (Energy to X). These materials can be stored in the molten state, wherein the metals can act as thermal storage means. The temperature of storage can be adjusted taking advantage of the materials different melting temperatures (> 100°C for Na, > 700°C for Al and Mg). The heat can be used for energy generation by i) Heat by direct reaction with oxygen; ii) H2 (and heat) by reaction with water; iii) Electricity in fuel cells or primary batteries. Furthermore, all these materials can be easily transported (molten metals are easily delivered). It is also thinkable to carry out CO2 sequestration via formation of the metal carbonates.  It is expected that there is a high potential of the energy to x paths due to the Large-scale production of Al available worldwide (France, Germany, Norway ...). The aim of this work is to conduct an explorative techno-economic analysis of named materials and to develop further recommendations for research in the area. Expected results is to evaluate the feasibility of such storage concepts based on a generic and simplified use case.

The planned master thesis is a cooperation of KIT/ITAS (https://www.itas.kit.edu/index.php), CIC energigune (http://www.cicenergigune.com) and the KIT/HIU (http://www.hiu-batteries.de/battery-research-center-in-germany/ ) in frame of the European Energy Research Alliance and the joint program on Energy Storage (https://eera-es.eu/).

The task includes within the scope of the above-mentioned topic description:

• Conduct a comprehensive literature review of the field
• Develop a use case in cooperation with EERA JP-ES-members and if possible relevant industry:
• Define which materials will be analyzed in detail
• Define first generic, simple business cases
• Gather input and feedback from the industry
• Build an explorative techno-economic model based on first findings
• Provide a first explorative overview of the techno-economic feasibility
• Critical reflection of results, recommendations for further research

Students of industrial engineering, process engineering or similar disciplines

• Basic technical and economic understanding of energy technologies
• Good knowledge of MS Office, especially Excel
• Independent and result-oriented way of working
• Good English speaking and writing skills

ITAS 06-19: Master Thesis: Resilience of urban forests to climate change, urbanization, and pollution: a global review (in GrüneLunge project)

Final Thesis (Bachelor and Master Thesis)

Urban forests are vital to provide multiple ecosystem services. They cool our urban environment, purify air, and increase aesthetic value and many more. Therefore, they are often termed as Green Lung or Grüne Lunge of a city. Urban forests are currently under threat of urbanization, climate change impacts and pollution. Increasing resilience of urban forests is considered as an adaptation strategy.

In this master thesis, you will do a global literature review to know the current state of the arts of resilience in urban forests. We will use a set of indicators to measure resilience. You will carry out a quantitative and qualitative global review of the published literature available in bibliographic repositories (e.g. ISI Web of Knowledge, Scholar Google, CAB Abstracts, etc.). This timely review will help stakeholders of urban forests to get a broad idea of challenges related to resilience and ways to increase it.

Tasks:

• Searching, selecting, saving articles (1 month)
• Data extraction from articles and database preparation (1 month)
• Statistical analyses and qualitative assessment (1 month)
• Thesis writing (3 months) (Remark: thesis can be written in German or in English)

• Good command in English and prior knowledge in statistical software like SPSS, R, etc.
• High competence in MS Office or similar programs is a pre-requisite.
• Good knowledge in reference management program (e.g. Endnote/Zotero/Citavi etc.)
• Good skill in GIS software (e.g. ArcGIS/Q-GIS etc.)
• Prior educational background in forestry, geography, geoecology, or related disciplines

ITAS 05-19: Masterarbeit zum Thema: Techno-ökonomische und ökologische Bewertung der bioliq®-Prozesskette - Bewertung der Auswirkungen der Einspeisung von erneuerbarem Wasserstoff

Final Thesis (Bachelor and Master Thesis)

Innovative Energietechnologien können einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien im Energiesystem leisten, z.B. durch die Nutzung von Biomasse anstelle fossiler Ressourcen. Im Rahmen der Helmholtz-Initiative "Energiesystem 2050" werden drei Fallstudien anhand von ökonomischen, ökologischen und sozialen Indikatoren ausgewertet, darunter der am KIT entwickelte bioliq®-Prozess. Durch den Einsatz von regenerativem Wasserstoff im bioliq®-Prozess können die Ausbeuten an Synthesegas, Kraftstoff und elektrischem Strom sowie die Kohlenstoffeffizienz des gesamten Prozesses gesteigert werden. Vor diesem Hintergrund und auf Basis der im Projekt ES2050 geleisteten Arbeiten ergibt sich folgende Aufgabenstellung:

• Thermodynamische Modellierung ausgewählter Prozessschritte des bioliq®-Prozesses mit H2 mit der Software AspenPlus
• Ökobilanzierung der bioliq®-Prozesskette mit H2 mit der open-source-Software openLCA in Verbindung mit der Datenbank ecoinvent
• Techno-ökonomische Bewertung der bioliq® Prozesskette mit H2
• Analyse der techno-ökonomischen und ökologischen Implikationen der Verwendung von erneuerbarem Wasserstoff im bioliq®-Prozess
• Vergleich der bioliq® Prozesskette mit und ohne Einsatz von Wasserstoff auf Basis des im Projekt ES2050 entwickelten Ansatzes
   

• Studium des Wirtschaftsingenieurwesens, des Chemieingenieurwesens, der Verfahrenstechnik oder vergleichbare Qualifikation
• Grundkenntnisse der thermodynamischen Modellierung und der techno-ökonomischen Bewertung
• Freude am selbständigen wissenschaftlichen Arbeiten, sehr gutes technisches Verständnis

ITAS 03-19 Masterarbeit zum Thema: „Entwicklung einer MCDA basierten Screeningmethode für emergente Batteriematerialien (MatScreen)“

Final Thesis (Bachelor and Master Thesis)

Innerhalb des Exzellenzclusters POLiS (http://www.hiu-batteries.de/exzellenzstrategie-hiu-erhaelt-foerderung/) soll eine Screeningmethode unterschiedlicher Elektrodenmaterialien für neuartige Batteriespeicher unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten entwickelt werden. Das Screening auf Basis von ausgewählten Kriterien soll es ermöglichen erste Hinweise zur Nachhaltigkeit unterschiedlicher Elektrodenmaterialien aus Technologieentwicklerperspektive zu erhalten. Hierzu soll ein multikriterielles Entscheidungsunterstützungsmodell zusammen mit Technologieentwicklern in Grundzügen erstellt werden. Die geplante Masterarbeit innerhalb von POLiS stellt eine Kooperation mit dem HIU (http://www.hiu-batteries.de/batterieforschungszentrum-in-deutschland/forschung/systeme/ressourcen-umwelt-nachhaltigkeit/) und dem ITAS dar.

Ihre Aufgabe umfasst im Rahmen der genannten Themenbeschreibung:

• Entwicklung eines modularen MCDA-tools (modular hinsichtlich Kriterienanpassung), z. B. Analytischer Hierarchie Prozess in Kombination mit anderen Methoden)
• Erste Sammlung und Entwurf von Kriterien zum Testen des Tools, ggf. bereits in enger Abstimmung mit einer kleinen Gruppe von Technologieentwicklern für das Materialscreening
• Vorstudie: Testgewichtungen und Feedback Experten
• Explorative Auswertung der Ergebnisse
• Dokumentation und kritische Reflexion

• Studenten der Fachrichtungen Wirtschaftsingenieurswesen, Informatik, Mathematik oder ähnlicher Fachrichtungen
• Erfahrungen im Bereich des Operation Research sind vorteilhaft
• Grundsätzliches technisches und ökonomisches Verständnis von Energiespeichertechnologien
• Gute Kenntnisse von MS Office, insb. Excel
• Eigenverantwortliche und ergebnisorientierte Arbeitsweise

Further job offers in the internet:

• Personalservice of KIT
• Jobportal of KIT