Motivation / Hintergrund der Aufgabenstellung

Die Energiewende und das Ziel der Klimaneutralität stellen die kommunale Wärmeversorgung vor große Herausforderungen. Ein Großteil der Wärme wird heute noch durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt. Gleichzeitig wird in industriellen Prozessen eine erhebliche Menge an Energie in Form von Abwärme ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Die Nutzung dieser Abwärme als kohlenstoffarme Wärmequelle für kommunale Wärmenetze stellt eine Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors dar. Sie steigert nicht nur die Energieeffizienz, sondern reduziert auch die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und kann zur Stabilisierung der Wärmepreise beitragen.

Aufgabenstellung / Aufgabenschwerpunkt

Bislang wird das enorme Potential industrieller Abwärme oft nur unzureichend erschlossen. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, eine systematische Potentialanalyse zur Integration von industrieller Abwärme in die kommunale Wärmeversorgung durchzuführen. Ein zentraler Aspekt der Arbeit ist die räumliche Analyse der Potenziale. Hierzu sollen Geodaten aus öffentlichen Abwärme-Katastern mit den Karten der kommunalen Wärmebedarfe und der bestehenden Netzinfrastruktur zusammengeführt werden. Diese geospatiale Analyse ermöglicht es, räumliche Übereinstimmungen von Wärmeangebot (Industrie) und Wärmenachfrage (Kommunen) präzise zu identifizieren. Die so ermittelten potenziellen Standorte werden anschließend durch die geltenden technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen weiter bewertet und eingegrenzt. Aufbauend auf dieser fundierten Standortanalyse sollen technische Konzepte zur Auskopplung, Übertragung und Einspeisung der Wärme entwickelt und deren wirtschaftliche Machbarkeit bewertet werden.

Schwerpunkte der Arbeit sind:

• Recherche zu den Grundlagen der industriellen Abwärmenutzung und bestehender Praxisbeispiele
• Identifikation und Charakterisierung von relevanten Abwärmequellen (Temperaturniveau, Menge, zeitliche Verfügbarkeit
• Geospatiale Analyse: Überlagerung von Kartenmaterial des Abwärme-Katasters mit den kommunalen Wärmebedarfen zur Identifikation von Hotspots
• Analyse der technischen Möglichkeiten zur Anbindung der identifizierten Hotspots an bestehende oder neue Wärmenetze
• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der entwickelten Konzepte (Investitions- und Betriebskosten, Wärmegestehungskosten)
• Untersuchung der technischen und regulatorischen Rahmenbedingungen, insbesondere der Vorgaben aus der kommunalen Wärmeplanung und den Transformationsplänen

Inhaltliche Aufteilung:

0% Experimentell | 40% Recherche | 30% Theoretisch | 30% Simulation/Programmierung | 0% Konstruktion

Voraussetzungen

• Studierende/r des Maschinenbaus, des Wirtschaftsingenieurwesens, der Informatik oder verwandter Fachgebiete
• Kenntnisse in der Thermodynamik und Energietechnik sind vorteilhaft
• Einfache Programmiererfahrungen sind von Vorteil
• Fähigkeit zum eigenständigen wissenschaftlichen Arbeiten und zur systematischen Analyse