Studium
Studien- & Abschlussarbeiten

Studien- und Abschlussarbeiten

Hier finden Sie die aktuellen Themen, die für studentische Arbeiten (Studien-, Bachelor-, und Masterarbeiten) am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung angeboten werden. Für genauere Informationen zu den einzelnen Themen wenden Sie sich bitte an die jeweilige Ansprechperson.

BACHELORARBEITEN

Derzeit sind am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung keine Themen für Bachelorarbeiten ausgeschrieben.


BACHELOR- / STUDIENARBEITEN

  • Numerische Untersuchung des Wärmeüberganges in kompressibler Luftströmung mithilfe von OpenFOAM

    Kurzbeschreibung

    Die voranschreitende Energiewende erfordert effiziente Möglichkeiten zur Speicherung und dynamischer Bereitstellung von Wärmeenergie. Zum Erlangen der Kenntnis über die physikalischen Prozesse und Möglichkeiten der Beschreibung von Wärmespeichern bildet diese einen Forschungsbereich am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung. Die Forschung erfolgt dabei sowohl mithilfe mehrerer Prüfstände als auch numerisch. 

    Der Spezialbereich des Einsatzes von Kügelschüttungen als Wärmespeicher dient als Forschungsgebiet dieser Arbeit. Die Strömungen in diesen zeichnen sich aufgrund der großen Variation der Strömungsquerschnitte durch eine starke Kompressibilität aus. Da dieses einen starken Einfluss auf die Wärmeübertragung hat, soll diese exakt untersucht werden. Dabei sollen zuerst die diversen Darstellungen des Wärmeüberganges in OpenFOAM exakt dargestellt und untersucht werden. Dieses Wissen soll zuerst auf eine isolierte stark kompressible Strömung und anschließend auf eine reale Darstellung einer Schüttung angewendet werden.

    Aufgabenstellung 

    • Literaturrecherche zu Numerischen Wärmeübertragung
    • Einarbeitung in OpenFOAM
    • Ausführliche Untersuchung der Konvektiven Wärmeübertragung
    • Simulation des Wärmeüberganges in kompressibler Strömung
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages


    Ihr Profil
            

    • Idealerweise Vorerfahrung mit CFD und/oder OpenFOAM
    • Interesse an Wärmeübertragung und CFD
    • Selbstständige Arbeitsweise

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Maximilian Richard Ziegler, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223

STUDIEN- / MASTERARBEITEN

  • Weiterentwicklung eines Wasserstoff-Brennkammermodells in der objektorientierten Programmiersprache Modelica

    Kurzbeschreibung

    Thermische Kraftwerke sind aufgrund der vorrangigen Einspeisung von Strom aus volatilen erneuerbaren Energien gezwungen ein effizientes Anfahr- und Teillastverhalten aufzuweisen um flexibel mit Lastwechseln umgehen zu können. Jedoch sind Wind- sowie Solarenergie tageszeit- und klimaabhängig und damit ist deren Einspeisung keine disponible Leistung, die an den Bedarf des Stromverbrauchers angepasst werden kann. Die Folgen von Frequenzschwankungen, wären die Gefährdung der Versorgungssicherheit und müssen daher durch Systemdienstleistungen, die von den Stromerzeugern in Form von zurückgehaltener Leistung, der Regelleistung erbracht wird, ausgeglichen werden. Als mögliche Hilfestellung soll die Ausnutzung der Wasserstoffverbrennung im Dampfkreislauf der thermischen Kraftwerke zur Erzeugung von Primäregelleistung untersucht werden, um den technischen und wirtschaftlichen Problemen der schnellen Regelbarkeit unter hohen Lastgradienten entgegenzuwirken. Auch bietet die Speicherung und Verbrennung des synthetisierten Wasserstoffs aus dem überschüssigen Strom erneuerbarer Energieanlagen eine CO2 freie Möglichkeit weiterhin Dampf zur Stromerzeugung zu verwenden und ein Speichersystem (Power-to-Gas) zu etablieren.

    Aufgabenstellung

     

    • Einordnung in den Stand der Technik und Forschung
    • Weiterentwicklung eines Brennkammermodells
    • Berücksichtigung verschiedener Wärmeübertragungsmechanismen
    • Simulation des Zeitverhaltens der Leistungsabgabe in Folge der H2-Verbrennung mit der Software Dymola
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit im Rahmen einer schriftlichen Ausarbeitung
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages


    Ihr Profil

    • Kenntnisse der Wärmeübertragung, Kraftwerkstechnik und einer Programmiersprache·        
    • Idealerweise Erfahrungen mit den Programmen Ebsilon oder Dymola
    • Interesse an der Energiewende und neuen Technologien
    • Selbständige und strukturierte Arbeitsweise

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Niklas Siwczak, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
  • Anpassung des verfahrenstechnischen Modells eines Kessels eines Abfallverbrennungskraftwerks an Betriebsdaten

    Kurzbeschreibung

    Ein verfahrenstechnisches Modell eines Kessels kann zur Analyse von veränderten Fahrweisen, Veränderungen von Teilkomponenten, Schäden, oder Verschmutzungszuständen genutzt werden. Um solche Analysen vornehmen zu können, müssen die Modelle mit Messwerten verglichen und ggf. Annahmen, insbesondere von Abwertungsfaktoren oder Schmutzschichtdicken an den Komponenten, angepasst werden.

    Zwar wird die grundlegende Funktionsweise und Geometrie der Kessel durch das jeweilige Modell abgebildet, jedoch wurde bisher kein umfassender Vergleich der Berechnungsergebnisse der vorhandenen Modelle mit Betriebsdaten und eine Anpassung der Modellannahmen vorgenommen. Das Ziel dieser Arbeit ist es die vorhandenen verfahrenstechnische Modelle eines Kessels mit Betriebsdaten zu kalibrieren in dem z.B. ein verschmutzungsgradabhängiger Abwertungsfaktor eingeführt wird. Abschließend soll das Simulationsmodell mit Betriebsdaten verglichen werden.

    Aufgabenstellung

    • Überprüfung und ggf. Anpassung der im Modell implementierten Geometrien durch den Vergleich mit technischen Zeichnungen der Anlage
    • Bilanzierung des Rauchgasvolumenstroms und Durchführung einer Parameterstudie
    • Anpassung der Abwertungsfaktoren mit Hilfe von ausgewählten Last- und Betriebspunkten
    • Vergleich des angepassten Modells mit vorgegebenen Betriebsdaten für einen Zeitraum von einer Woche


    Ihr Profil

    • Kenntnisse in Kraftwerkstechnik und Thermodynamik
    • Idealerweise Erfahrungen mit den Programmen Ebsilon, Dymola
    • Solide Kenntnisse in einer Programmiersprache bzw. der Erstellung von Skripten
    • Interesse an der Abfallverbrennung, Prozessoptimierung, neuen Technologien und selbstständiger Arbeit

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Niklas Siwczak, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    223
  • Erweiterung und Analyse eines numerischen Modells der Wärmeübertragung in Schüttungen

    Kurzbeschreibung

    Die Wärmeübertragung in Schüttungen ist für viele verfahrenstechnische Prozesse und für die thermische Speicherung von großer Bedeutung. Genaue Kenntnisse der Wärmeübertragung sind daher von essenzieller Bedeutung. Zur Gewinnung genauerer Kentnisse soll hierfür ein am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung ein bereits vorhandenes numerisches Modell hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit der Stoffdaten untersucht werden. Hierfür sollen verschiede Modellierungen der Temperaturabhängigkeit hinsichtlich des Rechenaufwands und der Simulationsgenauigkeit bewertet werden.

    Aufgabenstellung

    • Literaturrecherche zum oben genannten Thema
    • Einarbeitung in die CFD-Software OpenFOAM  
    • Analyse verschiedener Modellierungen der Temperaturabhängigkeit  
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit  
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages 


    Ihr Profil

    • Gute Kenntnisse in Wärmeübertragung und Thermodynamik  
    • Erfahrungen mit OpenFOAM wünschenswert  
    • Programmierkenntnisse (z.B. in Matlab, Python oder C++)
    • Interesse an Programmierung, Wärmeübertragung und CFD  
    • Selbstständige Arbeitsweise  

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Daniel Felix Szambien, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211

MASTERARBEITEN

  • Entwicklung eines Verfahrens zur Analyse der Betriebsmodi von Abfallverbrennungskraftwerken

    Kurzbeschreibung

    Die nachhaltige Nutzung von Rohstoffen ist eine der zentralen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Insbesondere in der Energieversorgung und in der Produktion von Verbrauchsgütern ist eine Effizienzsteigerung bei der Verwendung von Rohstoffen notwendig, um für zukünftige Generationen eine Versorgung mit endlichen Rohstoffen sicherzustellen. Die thermische Abfallverwertung leistet hierzu einen wichtigen Beitrag. Anders als bei der in Deutschland bis 2005 üblichen Deponierung von Siedlungsabfällen können in der thermischen Abfallverwertung verwertbare Bestandteile des Abfalls wie Eisen- und Buntmetalle, Mineralstoffe und thermisch verwertbare Bestandteile genutzt werden. Das Abfallvolumen wird signifikant reduziert und die dauerhafte Verunreinigung des Bodens sowie die ungefilterte Freisetzung von klimaschädlichen Gasen wie Methan wird vermieden.

    Im Betrieb eines Abfallverbrennungskraftwerks werden verschiedene Optimierungsziele verfolgt. Unter Einhaltung der Emissionsgrenzwerte soll der Durchsatz gesteigert und somit ineffiziente Anlagen verdrängt, der Wirkungsgrad des Dampferzeugers maximiert und die Standzeit der Bauteile maximiert werden. Die Optimierungsziele stehen teilweise im Konflikt miteinander, weshalb sie während des Betriebs gegeneinander abgewogen werden. Zur Unterstützung des Abwägungsprozesses sollen die verschiedenen Betriebsmodi des Abfallverbrennungskraftwerks in Bezug auf die Optimierungsziele bewertet werden. Hierfür soll ein Optimierungsverfahren entwickelt und unter Einbeziehung physikalischer Prozessbewertung analysiert werden.

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die Thematik der Abfallverbrennung
    • Literaturrecherche zu Optimierungsverfahren und Clustermethoden
    • Aufstellung von Definitionen für Betriebsmodi und Clustern der Messdaten nach Betriebsmodi
    • Auswahl eines Optimierungsverfahrens und Anwendung des Verfahrens auf die Messdaten
    • Auswertung der Ergebnisse unter Einbeziehung der zugrundliegenden physikalischen Prozesse
    • Ausführliche Dokumentation der Ergebnisse
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines studentischen Vortrags


    Ihr Profil
           

    • Sie studieren Maschinenbau, Energietechnik, Wirtschaftsingenieurwesen oder einen ähnlichen Studiengang.
    • Sie arbeiten selbstständig und beschäftigen sich gern längerfristig und ausführlich mit einem Thema.
    • Die Analysen der Messdaten werden mit Python durchgeführt. Vorkenntnisse in Python sind für die Durchführung der Arbeit keine Voraussetzung. Sie sollten jedoch Freude am Programmieren haben, sich gern in Python einarbeiten und sich gern mit der Recherche von Python-Packages befassen.

    Interesse?   

    • Mit der Bearbeitung kann ab Oktober 2021 begonnen werden.
    • Senden Sie bitte Ihre Bewerbung inkl. Notenspiegel an Henriette Garmatter.

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Henriette Garmatter, M. Eng.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211
  • Analyse bilanzierter Abfallmassenströme und Heizwerte eines Abfallverbrennungskraftwerks

    Kurzbeschreibung

    Die nachhaltige Nutzung von Rohstoffen ist eine der zentralen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Insbesondere in der Energieversorgung und in der Produktion von Verbrauchsgütern ist eine Effizienzsteigerung bei der Verwendung von Rohstoffen notwendig, um für zukünftige Generationen eine Versorgung mit endlichen Rohstoffen sicherzustellen. Die thermische Abfallverwertung leistet hierzu einen wichtigen Beitrag. Anders als bei der in Deutschland bis 2005 üblichen Deponierung von Siedlungsabfällen können in der thermischen Abfallverwertung verwertbare Bestandteile des Abfalls wie Eisen- und Buntmetalle, Mineralstoffe und thermisch verwertbare Bestandteile genutzt werden. Das Abfallvolumen wird signifikant reduziert und die dauerhafte Verunreinigung des Bodens sowie die ungefilterte Freisetzung von klimaschädlichen Gasen wie Methan wird vermieden.

    Der Abfallmassenstrom und der Abfallheizwert sind zentrale Größen im Betrieb von Abfallverbrennungskraftwerken. Sie werden aufgrund der Heterogenität des Abfalls rückwirkend aus den Messdaten der Kraftwerke bilanziert. Durch die Verwendung von Messdaten mit einhergehenden Messfehlern bestehen bei den resultierenden Abfallmassenströmen und Heizwerten Unsicherheiten. In der ausgeschriebenen Masterarbeit sollen die eingesetzten Messdaten, die Berechnungsmethoden als auch die resultierenden Abfallmassenströme und Abfallheizwerte umfassend untersucht werden.

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die Thematik der Abfallverbrennung
    • Literaturrecherche zur Berechnung und Analyse von Abfallmassenströmen und Abfallheizwerten sowie zu Messunsicherheiten der in Abfallverbrennungskraftwerken eingesetzten Messtechnik
    • Sichtung der Messdaten, Entwicklung einer geeigneten Methodik zur Filterung unplausibler Messdaten und Einteilung der Messdaten in Cluster nach Anlagenbetriebszustand
    • Berechnung der Abfallmassenströme und Abfallheizwerte, Überprüfung der Ergebnisse auf Plausibilität und Untersuchung der Ursachen unplausibler Werte
    • Durchführung einer Fehlerfortpflanzungsrechnung der Berechnung von Abfallmassenstrom und Abfallheizwert
    • Untersuchung der Auswirklungen der zeitlichen Mittelung von Messwerten auf Abfallmassenstrom und Abfallheizwert
    • Ausführliche Dokumentation der Ergebnisse
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines studentischen Vortrags


    Ihr Profil
           

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik  
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik, haben Kraftwerkstechnik I und Kraftwerkstechnik II belegt
    • Sie schrecken nicht vor der detaillierten Analyse großer Messdatensätze zurück, auch wenn dies viel Detailarbeit erfordert. Sie arbeiten selbstständig und beschäftigen sich gern längerfristig und ausführlich mit einem Thema.
    • Die Analysen der Messdaten werden mit Python durchgeführt, wobei insbesondere die Bibliothek Pandas eingesetzt wird. Vorkenntnisse in Python sind für die Durchführung der Arbeit keine Voraussetzung. Sie sollten jedoch Freude am Programmieren haben und sich gern in Python einarbeiten.

    Interesse?   

    • Mit der Bearbeitung kann ab sofort begonnen werden.
    • Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung ist Präsenz im Institut nicht erforderlich. Es wird jedoch ein wöchentlicher Statusbericht zur Bearbeitung der Masterarbeit gefordert.
    • Senden Sie bitte Ihre Bewerbung inkl. Notenspiegel an Henriette Garmatter.

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Henriette Garmatter, M. Eng.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    211

HINWEISE FÜR STUDIEN- UND ABSCHLUSSARBEITEN

Hier finden Sie Vorlagen zum Erstellen studentischer Arbeiten sowie Tipps zum wissenschaftlichen Arbeiten und allgemeine Hinweise zum Aufbau einer studentischen Arbeit.

KONTAKT FÜR ALLGEMEINE FRAGEN ZU STUDIEN- UND ABSCHLUSSARBEITEN

Niklas Siwczak, M. Sc.
Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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An der Universität 1
30823 Garbsen
Gebäude
Raum
223
Niklas Siwczak, M. Sc.
Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
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An der Universität 1
30823 Garbsen
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Raum
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