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

  • Weiterentwicklung des institutseigenen Demonstrators zur Darstellung diverser Energiewende-Szenarien

    Kurzbeschreibung

    Die Energiewende stellt nicht nur aus technischer Sicht, sondern auch aus gesellschaftlicher Sicht eine große Herausforderung dar. Um diese zu bewerkstelligen wurden viele diverse Szenarien zur Darstellung der Energielandschaft nach dem Ausstieg aus den fossilen Energien aufgestellt. Um die Akzeptanz der zur Energiesystemtransformation notwendigen Maßnahmen zu erhöhen ist die Vermittlung dieser wissenschaftlichen Erkenntnisse und Studienergebnisse von besonderer Bedeutung.

    Hierzu besitzt das Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung einen Demonstrator zur Darstellung des Stromnetzes in Deutschland. Dieses sogenannte Energiewendemodell soll im Rahmen dieser Arbeit überarbeitet und insbesondere softwareseitig verbessert werden. Die Programmierung erfolgt dabei auf einem Rasberry Pi in der Programmiersprache Python.

    Im Rahmen dieser Arbeit soll sich in verschiedene Energiewende-Szenarien eingearbeitet und diese kritisch bewertet werden. Anschließend soll ein Konzept zur Verdeutlichung dieser Szenarien unter Zuhilfenahme des Demonstrators entwickelt werden. Auf dieser Basis soll eine Neuprogrammierung in der Programmiersprache Python durchgeführt werden.

    Aufgabenstellung

    • Ausführliche Literaturrecherche zur Energiesystemtransformation und dazugehörigen Szenarien
    • Gegenüberstellung und kritische Bewertung ausgewählter Szenarien
    • Aufstellen und Charakterisieren der Anforderungen an den Demonstrator
    • Entwicklung von Konzepten zur verbesserten Übermittlung der Herausforderungen der Energiewende
    • Einarbeitung in das bestehende Energiewendemodell
    • Programmierung des Energiewendemodells zur Darstellung der Szenarien in Python


    Ihr Profil

    • Studentin/Student des Maschinenbaus oder der Energietechnik
    • Selbständige, gewissenhafte und strukturierte Arbeitsweise
    • Kenntnisse der Wärmeübertragung und idealerweise Kraftwerkstechnik
    • Idealerweise erweiterte Vorkenntnisse in der Programmierung in Python

    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
  • Vergleich von Hochtemperaturschüttungsspeichern und Herausforderungen für den Einsatz im Rahmen der Energiewende

    Kurzbeschreibung

    Aufgrund der fluktuierenden Einspeisung der erneuerbaren Energien nimmt der Bedarf an Speichermöglichkeiten im Rahmen der Energiewende deutlich zu. Auch der Speicherung von thermischer Energie kommt dabei eine bedeutende Rolle zu. In adiabaten Druckluftspeichern können thermische Speicher zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades beitragen. Außerdem können in Zeiten sehr hoher Erzeugungsleistung der erneuerbaren Energien thermische Speicher direkt elektrisch beheizt werden und in Zeiten höherer Residuallasten mit Dampfkreisprozessen Strom erzeugen. In beiden Fällen können Schüttungsspeicher als Hochtemperaturspeicher eingesetzt werden. Aufgrund der aktuell noch flexiblen Verfügbarkeit von fossilen Brennstoffen befinden sich derartige Hochtemperaturspeicher noch im Entwicklungsstadium. Außerdem sind die Wärmeübertragungsmechanismen in Schüttungen noch nicht vollständig beschrieben. Am Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung wird daher an der Wärmeübertragung in Schüttungen geforscht und es soll die Realisierbarkeit eines Versuchsstands zur Untersuchung von Hochtemperaturschüttungsspeichers geprüft werden

    Aufgabenstellung

    Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Überblick über mögliche Bauformen von Hochtemperaturschüttungsspeicher erstellt werden und eine kritische Analyse im Hinblick auf die Realisierbarkeit stattfinden.

    • Einarbeitung in das Thema Wärmeübertragung in Schüttungen und Hochtemperaturschüttungsspeicher
    • Vergleich verschiedener Konzepte für Hochtemperaturschüttungsspeicher untereinander und mit anderen thermischen Speichern
    • Kritische Bewertung ausgewählter Speicherkonzepte in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht
    • Ausführliche Dokumentation und Darstellung der Arbeit im Rahmen einer schriftlichen Ausarbeitung
    • Präsentation der Ergebnisse im Rahmen eines Vortrages


    Ihr Profil

    • Gute Kenntnisse der Wärmeübertragung und Thermodynamik
    • Interesse an Themen der Energiewende und an Energiespeichertechnologien
    • Selbstständige, gewissenhafte und strukturierte Arbeitsweise

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit


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
  • 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
  • Untersuchung der Wärmeleitung in Schmelzwannen der Glasfaserproduktion

    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.
    Einer dieser zu optimierenden Prozesse ist die Herstellung von Glasfasern im direct- oder indirectmelt-Verfahren. Hierbei wird technischen Glas aufgeschmolzen und in die flüssige Phase überführt, sodass im weiteren Prozess Glasfasern hergestellt werden können. Dieser Aufschmelzprozess findet unter zu Hilfenahme von elektrischem Strom statt. Das flüssige Glas erreicht dabei Temperaturen von 1200 °C. Die hohen Prozesstemperaturen bieten dabei Potential für mögliche Verlustwärmeströme.

    In dieser Arbeit soll der Verlustwärmestrom durch Wärmeleitung modelliert und untersucht werden. Neben der Konvektion und der Wärmestrahlung stellt die Wärmeleitung einen der drei grundlegenden Wärmeübertragungsmechanismen dar.

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die Thematik der Glasfaserproduktion
    • Literaturrecherche zur Modellierung und Untersuchung von Wärmeleitungsverlusten
    • Aufbau eines Modells zur Beschreibung der Wärmeleitungsverluste
    • Umsetzung des Modells in der CFD-Software OpenFOAM
    • Bestimmung der Wärmeleitungsverluste bei gegebenen Randbedingungen
    • Untersuchung der Wärmeleitungsverluste bei veränderbaren Randbedingungen

     

    Ihr Profil

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik und Wärmeübertragung
    • Sie besitzen Grundkenntnisse in der Modellierung mittels CFD
    • Vorkenntnisse in OpenFOAM sind wünschenswert aber keine Voraussetzung
    Christian Koch, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    224
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    224

MASTERARBEITEN

  • Untersuchung der Wärmestrahlung in Schmelzwannen der Glasfaserproduktion

    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.
    Einer dieser zu optimierenden Prozesse ist die Herstellung von Glasfasern im direct- oder indirectmelt-Verfahren. Hierbei wird technischen Glas aufgeschmolzen und in die flüssige Phase überführt, sodass im weiteren Prozess Glasfasern hergestellt werden können. Dieser Aufschmelzprozess findet unter zu Hilfenahme von elektrischem Strom statt. Das flüssige Glas erreicht dabei Temperaturen von 1200 °C. Die hohen Prozesstemperaturen bieten dabei Potential für mögliche Verlustwärmeströme.

    In dieser Arbeit soll der Verlustwärmestrom durch Wärmestrahlung modelliert und untersucht werden. Neben der Konvektion und der Wärmeleitung stellt die Wärmestrahlung einen der drei grundlegenden Wärmeübertragungsmechanismen dar.

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die Thematik der Glasfaserproduktion
    •  Literaturrecherche zur Modellierung und Untersuchung von Strahlungsverlusten
    • Aufbau eines Modells zur Beschreibung der Strahlungsverluste
    • Umsetzung des Modells in der CFD-Software OpenFOAM
    • Bestimmung der Strahlungsverluste bei gegebenen Randbedingungen
    • Untersuchung der Strahlungsverluste bei veränderbaren Randbedingungen

     

    Ihr Profil

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik und Wärmeübertragung
    • Sie besitzen Grundkenntnisse in der Modellierung mittels CFD
    • Vorkenntnisse in OpenFOAM sind wünschenswert aber keine Voraussetzung

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Christian Koch, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    224
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    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    224
  • Modellierung des Aufschmelzverhaltens von Glaspellets in Schmelzwannen der Glasfaserproduktion

    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.
    Einer dieser zu optimierenden Prozesse ist die Herstellung von Glasfasern im direct- oder indirectmelt-Verfahren. Hierbei wird technischen Glas aufgeschmolzen und in die flüssige Phase überführt, sodass im weiteren Prozess Glasfasern hergestellt werden können. Dieser Aufschmelzprozess findet unter zu Hilfenahme von elektrischem Strom statt. Das flüssige Glas erreicht dabei Temperaturen von 1200 °C. Die hohen Prozesstemperaturen bieten dabei Potential für mögliche Verlustwärmeströme.

    In dieser Arbeit soll der Aufschmelzvorgang von Glaspellets in flüssigem Glas modelliert und untersucht werden. Für das Aufschmelzen der Glaspellets wird ein Großteil der eingesetzten Energie benötigt.  

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die Thematik der Glasfaserproduktion
    • Literaturrecherche zur Modellierung und Untersuchung von Aufschmelzvorgängen
    • Aufbau eines Modells zur Beschreibung der Aufschmelzvorgänge
    • Umsetzung des Modells in der CFD-Software OpenFOAM
    • Untersuchung des Aufschmelzens von Glaspellets in flüssigem Glas

    Ihr Profil

    • Sie studieren Maschinenbau oder Energietechnik
    • Sie verfügen über ein gutes Verständnis für Thermodynamik und Wärmeübertragung
    • Sie besitzen Grundkenntnisse in der Modellierung mittels CFD
    • Vorkenntnisse in OpenFOAM sind wünschenswert aber keine Voraussetzung

    Leitung und Ansprechperson der studentischen Arbeit

    Christian Koch, M. Sc.
    Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    224
    Adresse
    An der Universität 1
    30823 Garbsen
    Gebäude
    Raum
    224

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