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

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

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)

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

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

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

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 04-19 Masterarbeit zum Thema: Energie- und Stoffstromanalyse einer Li-Ionen-Batteriezellenproduktion

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

Innerhalb des Exzellenzclusters POLiS (http://www.hiu-batteries.de/exzellenzstrategie-hiu-erhaelt-foerderung/) soll eine Detailanalyse der Energie- sowie Stoffströme einer Li-Ionen-Batteriezellenproduktion für die Nachhaltigkeitsanalyse erstellt werden. Hierbei sollen gemeinsam mit technischen Ansprechpartnern alle relevanten existierenden sowie im Aufbau befindlichen Prozessschritte der Batterieherstellung analysiert werden. Von besonderem Interesse sind dabei Energie- (elektrisch, thermisch) und Stoffströme (Materialen, Gase) der einzelnen Prozessschritte, welche auf den Output des betrachteten Prozesses bezogen werden. Hierbei soll auch definiert werden, wo gezielt Messungen zu Stromverbrauch und Stoffströme kritischer Prozessschritte durchgeführt werden sollen. Ziel ist es einen ersten Entwurf eines Energie- und Stoffstrommodells zu erstellen, welche für weiterführende ökonomische und ökologische Analysen verwendet werden kann. Die geplante Masterarbeit innerhalb von POLiS stellt eine Kooperation der Institute WBK, IAM-ESS, TVT-TFT, Batterietechnikum (https://www.batterietechnikum.kit.edu/index.php), HIU (http://www.hiu-batteries.de/batterieforschungszentrum-in-deutschland/forschung/systeme/ressourcen-umwelt-nachhaltigkeit/), und dem ITAS am Karlsruher Institut für Technologie dar. Es bestehen bereits einschlägige Vorarbeiten für die Modellierung eines Batterieherstellungsprozess.

Ihre Aufgabe umfasst im Rahmen der genannten Themenbeschreibung:

• Sichtung vorhandener Vorarbeiten sowie Literaturrecherche
• Abstimmung mit technischen Ansprechpartnern am KIT, um relevante Prozessschritte hinsichtlich ihres Energiebedarfes zu analysieren.
• Analyse potenzieller Stoffströme einzelner Prozessschritte
• Erste Sammlung von Daten zu unterschiedlichen Prozessschritten
• Entwicklung eines ersten Energie- und Stoffstrommodells
• Explorative Auswertung der Ergebnisse
• Dokumentation und kritische Reflexion

• Studenten der Fachrichtungen Wirtschaftsingenieurswesen, Verfahrenstechnik oder ähnlicher Fachrichtungen
• Erfahrungen im Bereich Prozessmodellierung sind vorteilhaft
• Grundsätzliches technisches und ökonomisches Verständnis von Li-Ionen-Batteriespeichertechnologien
• Gute Kenntnisse von MS Office, insb. Excel
• Eigenverantwortliche und ergebnisorientierte Arbeitsweise

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

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

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

ITAS 02-19 Praktikum zum Thema: „Entwicklung und Durchführung von transdisziplinären Formaten für einen gesamtgesellschaftlichen Dialog über den Beitrag von Baum- und Grünflächen für den Klimaschutz“

Praktikanten (m/w/d)

Das „Quartier Zukunft - Labor Stadt“ sucht eine Praktikantin/einen Praktikanten für Unterstützung in dem Projekt „Inter- und transdisziplinäre Entwicklung von Strategien zur Erhöhung der Resilienz von Bäumen in wachsenden Städten und urbanen Regionen“ (GrüneLunge).

Aufgabenschwerpunkte

• Mitwirken an der Konzeption und Umsetzung des Konzepts „Gärten für den Klimaschutz“
• (Der Beitrag von privaten Gärten und Grünflächen für den Klimaschutz soll in der Öffentlichkeit von Rheinstetten thematisiert und dabei naturnahes Gärtnern gefördert werden. Menschen sollen motiviert werden, den eigenen Garten naturnah sowie mit essbaren Pflanzen für Mensch und Tier zu begrünen.)
• Mitwirkung an der Ausarbeitung einer Informations- und Kommunikationskampagne
• Unterstützung und Mitwirkung bei der Durchführung von Dialogformaten mit BürgerInnen in Rheinstetten und Karlsruhe
• Recherchen und kleinere Datenerhebungen
• Allgemeine organisatorische Unterstützung des Projekts
• Informationen zum Projekt gibt es hier: https://www.itas.kit.edu/projekte_saha18_grulu.php

Allgemeine Anforderungen

• Interesse an Nachhaltigkeit, besonders nachhaltiger Stadt- und Quartiersentwicklung
• Interesse an Stadtbegrünungsmaßnahmen, insbesondere an naturnahen Bepflanzungsmöglichkeiten
• Sicherer Umgang mit gängigen Office Anwendungen (Word, Excel, Power Point, Outlook)
• Zuverlässige, strukturierte und eigenständige Arbeitsweise

Wünschenswert sind

• Einschlägiger Bachelor oder einschlägiges Vordiplom
• Erfahrungen im Bereich Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit (digital/analog)
• Erfahrungen im Umgang mit Bildbearbeitungs-und Gestaltungsprogrammen (InDesign, Illustrator, Photoshop)
• Erfahrungen im Umgang mit Wordpress

Weitere Angebote im Internet:

• Personalservice des KIT
• Jobportal des KIT