Bachelor- oder Masterarbeit in der Arbeitsgruppe Verbrennungs- & Umweltschutztechnik

Bachelor- oder Masterarbeit in der Arbeitsgruppe Verbrennungs- & Umweltschutztechnik

Zum Thema: Ökologische und wirtschaftliche Bilanzierung verschiedener Wärmebereitstellungssysteme unter besonderer Berücksichtigung hybrider Konzepte.

Das Institut ist ein international renommiertes und vielfältig vernetztes Forschungs- und Entwicklungsinstitut innerhalb der Fraunhofer Gesellschaft und arbeitet auf allen Gebieten der Bauphysik. Die Arbeitsgruppe Verbrennungs- & Umweltschutztechnik beschäftigt sich mit dem emissionsarmen und sicheren Betrieb von Feuerstätten und Abgasanlagen. Sie erforscht und entwickelt Maßnahmen zur Reduzierung von Abgasemissionen – insbesondere von Feinstaub – beispielsweise durch Filter und Verbrennungsoptimierung. Experimentelle Bestimmungen des Betriebsverhaltens werden ebenso durchgeführt wie Bewertungen nach energetischen, sicherheitstechnischen und umweltrelevanten Kriterien.

In den letzten Jahren hat es zahlreiche Weiterentwicklungen im Bereich der Verbrennungstechnologien gegeben, die durch den Einsatz neuartiger Technologien im Rahmen der Prozessautomatisierung erst möglich geworden sind und die Verbrennungsqualität für eine saubere Verbrennung von Holz zukünftig weiter steigern werden.

Was Sie bei uns tun

Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung stellt eine zentrale Herausforderung der Energiewende dar. Dabei kommen sowohl klassische Biomassefeuerungen als auch moderne Wärmepumpensysteme zum Einsatz. Zunehmend rücken hybride Systemlösungen in den Fokus, bei denen durch eine intelligente Kombination verschiedener Technologien sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile erzielt werden können. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine systematische Bewertung und Bilanzierung dreier Szenarien zur Wärmebereitstellung durchgeführt werden. Neben dem klassischen Holzverbrennungsprozess und dem Wärmepumpenbetrieb soll ein neuartiges hybrides System analysiert werden, bei dem eine Biomassefeuerung als Wärmequelle für eine Wärmepumpe dient.

Was Sie mitbringen

• Die Arbeit soll die drei folgenden Szenarien hinsichtlich ihres Strombedarfs, der Wärmeausbeute, der Emissionen (insbesondere Staub, CO, NOₓ, VOC), des CO₂-Ausstoßes (direkt und indirekt) sowie der Kosten (Investitions- und Betriebskosten) bilanziell erfassen und bewerten.
• Es sollen ökologische und wirtschaftliche Bewertungen durchgeführt sowie Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme systematisch herausgearbeitet werden.

Zu untersuchende Szenarien:

• Szenario I: Direkte Holzverbrennung in einem Pelletkessel
• Szenario II: Wärmepumpensystem (Wasser-Wasser, Quelle: Erdreich)
• Szenario III: Hybrides System: Pelletkessel + Wärmepumpe

Durch die Systeme soll ein jährlicher Bedarf an Wärme und Warmwasser von 650.000 kWh für ein Wohnkomplex gedeckt werden.

Aufgabenstellung

• Aufstellung und Vergleich der Energie- und Stoffströme der drei Systeme
• Ermittlung der CO₂-Bilanz unter Berücksichtigung direkter und indirekter Emissionen
• Abschätzung und Vergleich des Strombedarfs und der Wirkungsgrade
• Quantifizierung der Wärmeausbeute und Verluste
• Analyse der Emissionen (soweit verfügbar: Literatur- oder Messwerte)
• Wirtschaftlichkeitsbewertung (Investition, Wartung, Energiekosten)
• Ökobilanzierung anhand geeigneter Methoden (z. B. LCA)
• Diskussion von Vor- und Nachteilen der Systeme
• Handlungsempfehlungen für die technische Weiterentwicklung oder Anwendung

Was Sie erwarten können

• Interessante und herausfordernde Aufgabenstellungen in der angewandten Forschung und Entwicklung
• Wir bieten flexible Arbeitszeitmodelle
• Interesse an Energie- und Umwelttechnik, Thermodynamik, Energiesystemanalyse
• Grundkenntnisse in Bilanzierungsmethoden, ggf. Erfahrung mit Softwaretools wie Excel, MATLAB, EBSILON, oder OpenLCA
• Selbstständige, strukturierte Arbeitsweise

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt nach Vereinbarung. Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer‑Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

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Bei Fragen kontaktieren Sie bitte: Hr. Dr.-Ing. Aleysa + ‑3455 Fraunhofer‑Institut für Bauphysik IBP Kennziffer: 80892 Weissach, Baden-Württemberg, Germany